EVALUACION DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS …

EVALUACION DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DEL MUNICIPIO DE GACHANCIPA.

DANIEL ALEJANDRO AMEZQUITA BEJARANO PAOLA JIMENA BEJARANO JIMENEZ

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL

BOGOTÁ

2018

EVALUACION DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DEL MUNICIPIO DE GACHANCIPA.

DANIEL ALEJANDRO AMEZQUITA BEJARANO CÓDIGO: 505068 PAOLA JIMENA BEJARANO JIMENEZ CÓDIGO: 504646

TRABAJO DE GRADO

DIRECTOR

Jesús Ernesto Torres Quintero Ing. Civil- Magister en Recursos Hidráulicos

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL

BOGOTÁ

2018

NOTA DE ACEPTACIÓN

Firma del jurado

Firma del jurado

Firma del director de tesis

Bogotá, D.C., Mayo de 2018

7

TABLA DE CONTENIDO INTRODUCCIÓN. ........................................................................................................................... 28

1. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN. .................................................................................. 29

1.1 ANTECEDENTES ................................................................................................................ 29

1.1.1 LOCALIZACION ................................................................................................................ 29

1.1.2 EXTENSIÓN ...................................................................................................................... 30

1.1.3 ALTITUD ............................................................................................................................. 30

1.1.4 LIMITES .............................................................................................................................. 30

1.1.5 VIAS DE COMUNICACIÓN ............................................................................................. 30

1.1.6 HIDROLOGIA .................................................................................................................... 31

1.1.6.1 RED HIDRICA ................................................................................................................ 31

1.1.6.2 DISPONIBILIDAD DEL AGUA ..................................................................................... 31

1.1.6.3 USOS DEL AGUA ......................................................................................................... 32

1.1.7 ESTADO SANITARIO ACTUAL ...................................................................................... 32

1.1.7.1 ACUEDUCTO ................................................................................................................. 32

1.1.7.2 ALCANTARILLADO ....................................................................................................... 32

1.2 JUSTIFICACIÓN ................................................................................................................... 34

2. PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA. .................................................. 34

3. OBJETIVOS ................................................................................................................................. 35

3.1 OBJETIVO GENERAL ......................................................................................................... 35

3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .............................................................................................. 35

4. DELIMITACION ....................................................................................................................... 35

8

4.1 TIEMPO. ................................................................................................................................ 35

4.2 ALCANCE DE LA INVESTIGACIÓN. ................................................................................ 35

4.2 LIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN ............................................................................. 36

5. METODOLOGÍA ...................................................................................................................... 36

5.1 DETERMINACION DEL ÁREA DE ESTUDIO ................................................................. 36

5.2 RECOPILACIÓN DE LA INFORMACIÓN ........................................................................ 37

5.4 PRESENTACION DE DATOS E INFORMACION ........................................................... 37

5.5 ANÁLISIS Y PRESENTACION DE LOS RESULTADOS ............................................... 38

6. MARCO DE REFERENCIA ....................................................................................................... 38

6.1 MARCO CONCEPTUAL...................................................................................................... 38

6.1.2 Características importantes de las aguas residuales .................................................. 39

6.1.3 Tratamiento de aguas residuales ................................................................................... 42

6.2 MARCO TEÓRICO ............................................................................................................... 43

6.2.1 AGUAS RESIDUALES ..................................................................................................... 43

6.2.2 CONSIDERACIONES PARA EL PROCESO DE TRATAMIENTO ........................... 47

6.2.3 MODELOS MATEMATICOS (FILTROS Y LAGUNAS) ............................................... 48

6.3 MARCO HISTÓRICO ........................................................................................................... 53

6.4 MARCO LEGAL .................................................................................................................... 53

7. ESTADO DEL ARTE .................................................................................................................. 58

8. DISEÑO METODOLOGICO ...................................................................................................... 59

8.1. EVALUACIÓN DE ESTRUCTURAS EXISTENTES VISITA TECNICA ...................... 59

8.1.1 ESTIMACION DE LA POBLACION ................................................................................ 65

8.1.2 CAUDALES ........................................................................................................................ 69

9

9. PRETRATAMIENTO .............................................................................................................. 73

9.1 REJILLAS DE CRIBADO .................................................................................................... 73

9.1.2 DESARENADOR ............................................................................................................... 76

10. TRATAMIENTO SECUNDARIO ....................................................................................... 78

10.1.1 LAGUNA FACULTATIVA PRIMARIA .......................................................................... 78

10.1.2 ESTACION DE BOMBEO .............................................................................................. 81

10.1.3 FILTROS PERCOLADORES ........................................................................................ 83

10.1.4 LAGUNA FACULTATIVA SECUNDARIA ................................................................... 86

10.1.5 TANQUE DE CONTACTO ............................................................................................ 87

11. ANALISIS DE RESULTADOS ................................................................................................ 89

12. OPTIMIZACION ........................................................................................................................ 90

13. CONCLUSIONES ..................................................................................................................... 91

14. RECOMENDACIONES............................................................................................................ 93

16. BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................................................... 101

10

INDICE DE TABLAS

Tabla 1. Procesos de tratamiento de agua residual .................................................................. 46

Tabla 2. Censos del municipio (DANE) ....................................................................................... 65

Tabla 3. Población proyectada, crecimiento lineal. ................................................................... 67

Tabla 4. Población proyectada, geométrico. .............................................................................. 67

Tabla 5. Población proyectada, Logarítmico .............................................................................. 68

Tabla 6. Población Promedio ........................................................................................................ 69

Tabla 7. Dotación neta por habitante según la altura sobre el nivel del mar de la zona atendida 70

Tabla 8. Dotación para el municipio de Gachancipá ................................................................. 70

Tabla 9. Incrementos de población para cálculo de caudales. ................................................ 71

Tabla 10. Caudales ......................................................................................................................... 72

Tabla 11. Datos para diseño ......................................................................................................... 72

Tabla 12. Características de las rejillas ....................................................................................... 73

Tabla 13. Rejillas ............................................................................................................................. 75

Tabla 14. Diseño de las rejillas ..................................................................................................... 76

Tabla 15. Diseño de desarenador ................................................................................................ 78

Tabla 16.Dimensiones y parámetros actuales laguna N°1....................................................... 80

Tabla 17. Calculo laguna facultativa N°1 .................................................................................... 81

Tabla 18.Parametros para bombas .............................................................................................. 82

Tabla 19. Potencia de las bombas ............................................................................................... 83

Tabla 20. Diseño filtro percolador ................................................................................................. 85

Tabla 21. Dimensiones y parámetros actuales laguna N°2 ..................................................... 86

Tabla 22. Calculo laguna facultativa N°2 .................................................................................... 86

Tabla 23. Parámetros de desinfección por cloración ................................................................ 88

Tabla 24. Análisis de resultados ................................................................................................... 89

11

INDICE DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1 Localización del municipio de Gachancipá en Cundinamarca ..................... 29

Ilustración 2 Esquema de funcionamiento PTAR……………………………………………..48

Ilustración 3 Tubería ingreso ........................................................................................... 60

Ilustración 4 Letrero ingreso PTAR ................................................................................. 60

Ilustración 5 Rejillas ......................................................................................................... 60

Ilustración 6 Valvula ........................................................................................................ 60

Ilustración 7 Válvulas ....................................................................................................... 61

Ilustración 8 Desarenador ................................................................................................ 61

Ilustración 9 Recorrido laguna ......................................................................................... 61

Ilustración 10 Salida agua residual a laguna #1 ............................................................... 61

Ilustración 11 Tubería que va a filtros .............................................................................. 62

Ilustración 12 Tubería de las 3 bombas ........................................................................... 62

Ilustración 13 Parte alta del filtro ...................................................................................... 62

Ilustración 14 Perfil filtro percolador ................................................................................. 62

Ilustración 15 Medio filtrante (Producto de Serviacueducto ltda) ...................................... 63

Ilustración 16 Salida de agua a laguna #2 ....................................................................... 63

Ilustración 17 Agua luego de filtración ............................................................................. 63

Ilustración 18 Laguna # 2 ................................................................................................ 63

Ilustración 19 Salida del agua de la PTAR ....................................................................... 64

Ilustración 20 Tanque de contacto ................................................................................... 64

Ilustración 21 Rio Bogotá ................................................................................................. 64

Ilustración 22Salida del agua a quebrada ........................................................................ 64

Ilustración 23 Lecho de secado (lodos activos) ............................................................... 65

12

LISTA DE ANEXOS

ANEXO 1: PLANTA GENERAL ANEXO 2: DETALLE FILTRO PERCOLADOR Y DESARENADOR ANEXO 3: CUARTO DE BOMBAS Y TANQUE DE CONTACTO ANEXO 4: PERFILES ANEXO 5: CALCULO DE CAUDAL METODO WAPPPUS ANEXO 6: CURVA DE LA BOMBA ANEXO 7: LABORATORIO, CALIDAD DE AGUA (CAR)

13

GLOSARIO

Agua residual: tipo de agua que se haya contaminada con elementos tóxicos

tales como materia fecal y orina de seres humanos, e incluso de animales,

considerándose también como el producto sobrante de las actividades cotidianas

de subsistencia humana.1

Agua residual doméstica: Son las aguas residuales procedentes de zonas de vivienda y de servicios, generadas principalmente por las excretas humanas y las actividades domésticas.2 Agua residual industrial: Todas las aguas residuales generadas desde locales utilizados para efectuar cualquier actividad industrial o comercial, que no sean aguas residuales domésticas ni aguas de escorrentía pluvial.3 Anaerobio: no requiere O2 libre para su crecimiento y multiplicación y que es inhibido por las concentraciones.

4

Cavitación: Condición que producen los gases encerrados dentro de un líquido cuando la presión se reduce a la presión del vapor.5 Cuerpo de agua: Acumulación de agua corriente o quieta, que en su conjunto forma la hidrósfera; son los charcos temporales, esteros, manantiales, marismas, lagunas, lagos, mares, océanos, ríos, arroyos, reservas subterráneas, pantanos y cualquier otra acumulación de agua.6

DBO5: Demanda bioquímica de oxígeno a los 5 días. Medida de la cantidad de

oxígeno consumida en la oxidación del material carbonoso de una muestra de agua, por la población microbiana, a lo largo de cinco días de incubación. Se trata de una reacción fuertemente dependiente de la temperatura por lo que siempre que el ensayo no se haya hecho a 20º que es la estándar habrá que indicarlo. Se trata

1 (definiciones, 2018)

2 (IGIME, 2015)

3 (IGIME, 2015)

4 (UNAM, 2016)

5 (Definicion, 2008)

6 (Scribd, 2018)

14

del parámetro indicador de contaminación orgánica más ampliamente empleado, aunque tiene serias limitaciones que hay que tener en cuenta a la hora de su interpretación, entre estas pueden destacarse: en los cinco días que dura el ensayo normalmente no se oxida más del 60 o 70% de la materia orgánica realmente presente en la muestra, los resultados obtenidos dependen del inóculo bacteriano y la presencia de sustancias tóxicas para los microorganismos puede falsear los resultados.7 DQO: Demanda química de oxígeno. Se trata de un ensayo empleado para la medida del contenido en materia orgánica de una muestra de agua residual. Como agente oxidante se emplea una sustancia química, como el dicromato, fuertemente oxidante en medio ácido y a elevada temperatura.8 Desinfección: Destrucción por medio de un agente químico o físico de las bacterias y virus patógenos que se encuentran en el material a desinfectar. Se diferencia de la esterilización en que esta última destruye todos los microorganismos, patógenos o no, incluidas las formas de resistencia.9 Eficiencia: Es la relación entre la salida y la entrada, esta puede ser volumen, potencia, energía y se mide en porcentaje.10 Efluente: Que fluye al exterior, descargado como desecho con o sin tratamiento previo; por lo general se refiere a descargas líquidas hacia cuerpos de aguas superficiales.11 Estabilización: Proceso físico-químico mediante el cual se produce la transformación de una sustancia en otra más estable y generalmente menos tóxica. Mineralización de la materia orgánica.12 Fluido: Liquido o gas. Un líquido que es específicamente compuesto para usarlo como medio de transmitir potencia en un sistema hidráulico.13 Límite permisible: Valor máximo de concentración de elemento(s) o sustancia(s) en los diferentes componentes del ambiente, determinado a través de métodos

7 (UNAM, 2016)

8 (UNAM, 2016)

9 (UNAM, 2016)

10 (Scribd, 2018)


12 (UNAM, 2016)


15

estandarizados, y reglamentado a través de instrumentos legales.14

Percolación: Movimiento del agua a través de los intersticios de la roca o del suelo.15 Presión: Fuerza por unidad de área. Se expresa en PSI. Es creada por la restricción al flujo. La presión ejercida en un recipiente es la misma en todas direcciones.16 PSI: Pound per square inch - Libras por pulgada cuadrada.17 Tratamiento primario: El tratamiento de aguas residuales urbanas mediante un proceso físico y químico que incluya la sedimentación de sólidos en suspensión, u otros procesos en los que la DBO5 de las aguas de entrada se

reduzca por lo menos en un 20% antes del vertido, y el total de sólidos en suspensión se reduzca al menos en un 50%.18 Tratamiento secundario: Proceso que incluye un tratamiento biológico con sedimentación secundaria, en el que se alcanzan determina- dos parámetros mínimos de calidad: La DBO5 a 20 ºC (sin nitrificación) debe reducirse, al

menos, entre un 70 y un 90 %. La DQO debe aminorarse más del 75%. Los sólidos en sus- pensión deben reducirse entre el 70 y el 90%.19 Válvula: Dispositivo que cierra o restringe temporalmente un conducto. Estas controlan la dirección de un flujo; controlan el volumen o caudal de un flujo; y controlan la presión del sistema.20 Volumen: Tamaño de espacio de la cámara, se mide en unidades cúbicas. m³, pies cúbicos.21

14

(Scribd, 2018) 15

(Scribd, 2018) 16

(definiciones, 2018) 17

(Scribd, 2018) 18

(UNAM, 2016) 19

(UNAM, 2016) 20

(Scribd, 2018) 21

(definiciones, 2018)

16

RAE No. 01 FICHA TOPOGRÁFICA

TITULO: EVALUACION DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DEL MUNICIPIO DE GACHANCIPA.

AUTORES: DANIEL ALEJANDRO AMEZQUITA BEJARANO, PAOLA JIMENA

BEJARANO JIMENEZ.

ALTERNATIVA: Trabajo de investigación.

PAGINAS: 101 TABLAS: 24 FIGURAS: 22 ANEXOS: 7

CONTENIDO:

INTRODUCCION

ANTECEDENTES

JUSTIFICACION

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

OBJETIVOS

METODOLOGIA

MARCO DE REFERENCIA

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

BILBIOGRAFIA

ANEXOS

PALABRAS CLAVE: Tratamiento de aguas, Agua residual, eficiencia, DBO.

DESCRIPCIÓN: El presente trabajo de investigación, esta direccionado a la evaluación de la planta de tratamiento de aguas residuales del municipio Gachancipá, basados en la verificación del funcionamiento de cada unidad de la planta de tratamiento de aguas residuales en términos de eficiencia y

17

cumplimiento de dimensionamiento , como también la verificación del cumplimiento con la normatividad ambiental vigente. Haciendo uso de la información obtenida en campo y en la CAR, por medio del análisis, se identificó el funcionamiento de la PTAR, basados en parámetros de vertimiento, calidad del agua y diseño hidráulico de las respectivas unidades.

METODOLOGIA: se implementó para el desarrollo del presente trabajo de grado

una metodología basada en cuatro fases las cuales son : Determinación del área

de estudio, recopilación de información, presentación de datos e información de

forma organizada y lógica y por último análisis y presentación de resultados, los

cuales están especificados en el ítem 5 del presente documento.

CONCLUSIONES: A través del presente trabajo de investigación se evaluó el

funcionamiento de cada una de las unidades de la PTAR de Gachancipa, teniendo

en cuenta aspectos técnicos, y así mismo por medio del análisis de la

información logró realizar una comparación con la normatividad vigente. Además

por medio de la evaluación se plantearon recomendaciones para aumentar la

eficiencia de la plata de tratamiento de aguas residuales.

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28

INTRODUCCIÓN.

La contaminación de los ríos y quebradas es un tema que afecta a cualquier comunidad relacionada con estos recursos hídricos, muchos son los intentos que se hacen para disminuir la contaminación y mitigar el daño que este produce a las poblaciones. Uno de ellos son las Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR), estas tienen la función de disminuir los contaminantes que lleva el agua producto de las aguas residuales domesticas e industriales, muchos de estos contaminantes son difíciles de eliminar con procesos caseros y otros a simple vista no se ven, afectando aún más el agua, y con ello el ecosistema y la salud humana. Es por eso que hoy en día existen leyes, decretos, normas y manuales que indican los procesos que se deben seguir para la eliminación de estos contaminantes teniendo en cuenta el nivel de complejidad del sistema, el clima, la demografía y en especial el territorio en el cual se desea hacer un proyecto como este. Con base en lo anterior, el proyecto del cual se habla en el presente documento, es la PTAR del municipio de Gachancipá, ubicado en el departamento de Cundinamarca, dicha PTAR está construida con el fin de realizar el tratamiento de las aguas residuales del Municipio de Gachancipá. Está ubicada en la parte alta del Rio Bogotá, con una vida útil de 25 años y con una última optimación realizada en el año 2014 con el fin de garantizar el adecuado tratamiento de las aguas residuales de toda la población. En el presente trabajo de grado se realizará la evaluación de la planta de tratamiento aguas residuales, determinando la demanda, los caudales de diseño y el funcionamiento de unidades que conforman la Planta de tratamiento de agua residual de Gachancipá. Utilizando parámetros como la eficiencia de la PTAR y verificando si cumple normatividad existente, de no cumplir lo anteriormente mencionado se realizará propuesta de mejora. Debido a que es un trabajo de investigación se dejara por escrito, cual es el estado actual de la planta teniendo en cuenta la evaluación del rendimiento, operatividad, factores operativos, de diseño y de mantenimiento, así como las recomendaciones para los procesos a corto, mediana y largo plazo.

29

1. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN.

1.1 ANTECEDENTES

1.1.1 LOCALIZACION

El municipio de Gachancipá está ubicado en el departamento de Cundinamarca en

la sabana centro, se encuentra a 42 kilómetros de la ciudad de Bogotá.22

Fuente: (ALCALDIA GACHANCIPA)23

22

(Informacion General, 2007) 23

(Mapa de Gachancipá en Cundinamarca, 2007)

Ilustración 1 Localización del municipio de Gachancipá en Cundinamarca

30

1.1.2 EXTENSIÓN

El municipio de Gachancipá tiene una extensión total de 44 ;

Una extensión urbana de 42.5086 ;

Una extensión rural de 0.567 .

Está compuesto por siete (7) veredas:

1. El roble

2. El roble sur

3. La Aurora

4. San Bartolomé

5. San José

6. Santa Bárbara

7. San Martin

Siendo esta última en donde está ubicada la PTAR.24

1.1.3 ALTITUD

La altura del municipio sobre el nivel del mar es de 2568 metros.

1.1.4 LIMITES

Sus limites al norte son con los municipios de Nemocon y Suesca, al oriente con

Sesquile, al occidente con Tocancipa y al sur con Guatavita.

1.1.5 VIAS DE COMUNICACIÓN

Gachancipá cuenta con excelentes vías de Comunicación como la Doble Calzada

Briceño - Tunja - Sogamoso, partiendo de la Capital por la Autopista Norte Vía a

Tunja, a solo 30 minutos de la capital. Al municipio solo se llega por vía terrestre25

24


(Informacion General, 2007)

31

1.1.6 HIDROLOGIA

1.1.6.1 RED HIDRICA

La presente red, está ubicada y pertenece a la cuenta alta del Rio Bogotá, la cual

está compuesta por 10 subcuencas, divididas en 2 vertientes, clasificadas como

VERTIENTE ORIENTAL Y VERTIENTE OCCIDENTAL .26

VERTIENTE ORIENTAL

En esta vertiente se concentran seis (6) subcuencas las cuales son:

1. Subcuenca de Quindingua

2. Subcuenca de Porquera

3. Subcuenca de El Roble

4. Subcuenca de Gachina

5. Subcuenca de Gruta

Y un drenaje directo.

VERTIENTE OCCIDENTAL

En esta vertiente se concentran cuatro (4) subcuencas las cuales son:

1. Subcuenca de El Morral

2. Subcuenca de Colón

3. Subcuenca de La Isla

4. Subcuenca de Gusapán

1.1.6.2 DISPONIBILIDAD DEL AGUA

Según estudios ya realizados por la Corporación Autónoma Regional (CAR) las

cuencas son de baja disponibilidad por lo que su uso en cuanto a agua potable se

26


32

refiere es muy limitado porque majea un caudal intermitente por el bajo tiempo de

concentración en las cuencas.27

1.1.6.3 USOS DEL AGUA

En el municipio de GACHANCIPA los usos del agua es en su mayoría son para

consumo humano pero a través del crecimiento del municipio, en la parte industrial

se ha aumentado el consumo en los últimos años, también en el riego de cultivos

de flores, área en la cual se han realizado muchos avances.

De este modo cada vereda se abastece de distintos puntos de agua. En la vereda

San Martin el agua proviene de nacimientos en el cerro de Fetibre; En la aurora se

abastece en la parte alta de nacimientos mientras que en la parte baja del

acueducto de Bogotá; En El Roble se abastecen de agua de la subcuenca

Quindingua y nacimientos; En la vereda San José de la quebrada la Moya; En San

Bartolomé de la subcuenca La Gruta y nacimientos; En Santa Bárbara de

nacimientos de la parte alta del municipio y por último en el perímetro urbano del

acueducto de Bogotá.28

1.1.7 ESTADO SANITARIO ACTUAL

1.1.7.1 ACUEDUCTO

El acueducto del municipio de Gachancipá esta administrado por el acueducto de

Bogotá y también por la oficina de servicios públicos en diferentes nacimientos

para las veredas. (Acueducto Gachancipa, 2011)

1.1.7.2 ALCANTARILLADO

El alcantarillado del municipio presenta un deterioro significativo, ya que tiene

recepción de aguas lluvias y de escorrentía. Debido a que son aguas que rebosan,

entran al sistema con una velocidad considerable, la cual afecta la red tuberías.

27



33

Otro aspecto a mencionar del alcantarillado, es la zona residencial o de viviendas,

las cuales no se encuentran conectadas.29

La planta se encuentra ubicado a 1,35 kilómetros de la cabecera municipal de

Gachancipá, tiene una extensión de 0,21 km2. Cabe recordar que la PTAR realiza

el tratamiento de las aguas residuales domesticas e industriales de todo el

municipio y vierte el agua residual tratada en el Rio Bogotá. (Ubicacion PTAR

Gachancipá, 2017)30

LA PTAR de Ganchacipá está conformada por un sistema de pre tratamiento que

consiste en rejilla de cribado, vertedero, sedimentador y posteriormente va a una

laguna facultativa que envía sus aguas a un filtro percolador y finalmente devuelve

el agua del filtro a otras 2 lagunas facultativas.

Se realizó una mejora en la PTAR, debido a que su método era únicamente lagunas de estabilización lo cual no generaba una buena eficiencia y por ello afectaba la entrega el agua residual tratada al Rio Bogotá en términos de calidad.

1.1.7.3 ANTECEDENTES DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS

RESIDUALES

La Planta de tratamiento de aguas residuales del municipio de Ganchacipá, tenía

un periodo de diseño hasta el año 2015, la cual tenía dentro de su capacidad,

recibir desechos de una población de 5000 habitantes, presentando una buena

eficiencia hasta el año 2013.

Su sistema de tratamiento principal estaba basado 2 lagunas de estabilización, lo

cual era un método no muy eficaz, teniendo en cuenta que la calidad de agua que

ingresa a la PTAR era muy baja, debido al crecimiento poblacional del municipio.

En busca de la mejora de aguas vertidas al rio Bogotá, se puso en marcha el

proyecto de mejoramiento y optimización de dicha planta, a la cual se le

implemento dos unidades de filtros percoladores y así aumentando una capacidad

de 20 LPS a 39,4LPS llevando así ,una mejora notable en la calidad del agua

que se vierte al rio Bogotá. Con la nueva planta se prevé que satisfaga las

necesidades de la población por un periodo de diseño de 25 años.

29

(Acueducto Gachancipa, 2011) 30

(Ubicacion PTAR Gachancipá, 2017)

34

1.2 JUSTIFICACIÓN

La función principal de las PTAR es eliminar los contaminantes que trae el agua provenientes de las descargas de agua residual tanto domiciliaria como industrial y devolverla, libre de organismos contaminantes, a la corriente del cauce correspondiente, dicha eliminación debe estar sujeta a la normatividad vigente y para ello se deben seguir determinar procesos dependiendo del tipo de tratamiento que se le dé, cuando uno de estos procesos falla o no funciona en el nivel indicado, los demás procesos también fallan y la eficiencia de la PTAR disminuye, siendo esto perjudicial para el medio ambiente y para la salud humana. Es por ello que con la evaluación y optimización de la planta de tratamiento de aguas residuales en el municipio de Gachancipá se comprueba si la eficiencia de esta PTAR está cumpliendo con los parámetros indicados en la normatividad vigente, además de confirmar que cada uno de los procesos dentro de la PTAR esté funcionando debidamente, garantizando con ello una mejoría en la eliminación de los contaminantes, evitando daños en el ecosistema existente en la zona y en la salud de la población del municipio de Gachancipá y aledaños. Teniendo en cuanta el tipo de proyectó se define para desarróllese bajo el marco de la ingeniería, ya que la información recopilada requiere de cálculos y análisis para entregar así un resultado factible y óptimo para así ser trasmitido de forma clara.

2. PLANTEAMIENTO Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA.

En el municipio de Gachancipá en Cundinamarca en la vereda de San Martin se encuentra ubicada la PTAR la cual ha sido rediseñada y mejorada en su totalidad puesto que las aguas residuales que salen de este municipio van directo al río Bogotá el cual ya está bastante contaminado y en búsqueda de un menor impacto ambiental y una recuperación de este río. Esta PTAR tiene que tener un óptimo funcionamiento para el beneficio de todo el departamento de Cundinamarca y del país. El vertimiento de aguas no tratadas es un problema claro en el río Bogotá con lo cual se necesita una evaluación constante y en su defecto una optimización para que la remodelación de dicha PTAR siga dando beneficios a la descontaminación del río Bogotá, puesto que aguas abajo de la planta el agua del río se usa para cultivos siembras y demás factores que afectan la manipulación humana del líquido, crean enfermedades y aún más contaminación a los diferentes ecosistemas del departamento.

35

¿La remodelación de la PTAR de Gachancipá cumplió a cabalidad con la normatividad vigente (RAS 2000, Resolución 0330 de 2017 y Resolución 0631 de 2015), en cuanto a vertimiento de aguas residuales al rio Bogotá, fue una buena opción el uso de filtros percoladores?

3. OBJETIVOS

3.1 OBJETIVO GENERAL

Evaluar el funcionamiento de la planta de tratamiento de aguas residuales del municipio de Gachancipá Cundinamarca.

3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Analizar la información de la P.T.A.R. suministrada por la corporación autónoma regional (CAR).

Diagnosticar por un análisis técnico, las operaciones unitarias que se presentan en los diferentes tratamientos que se ejecutan en la P.T.A.R. de Gachancipá, incluyendo calidad de agua, estructuras hidráulicas y eficiencia, verificando si cumplen con la normatividad ambiental vigente.

Proponer mejoras en las estructuras mediante una propuesta de acciones y optimizaciones , en la unidad y si es el caso en la PTAR, de acuerdo al diagnóstico y evaluación.

4. DELIMITACION

4.1 TIEMPO.

El presente trabajo se espera desarrollar entre los plazos establecidos por la UNIVERSIDAD CATOLICA DE COLOMBIA se inicia el proyecto en día 5 de agosto de 2017 y se entrega de acuerdo a las fechas establecidas entregando el proyecto el día 2 de mayo de 2018.

4.2 ALCANCE DE LA INVESTIGACIÓN.

El proyecto se realizará en la ciudad de Bogotá método teórico y lo practico en el municipio de Gachancipá en el departamento de Cundinamarca.

36

Se realizara un diagnostico específico en cada una de las partes que conforman la PTAR como lo son: sistema de cribado, desarenador, laguna facultativa primaria, filtros percoladores y por último laguna facultativa secundaria. De dichas unidades de tratamiento, se evaluara si existe un cumplimento en cuanto a normatividad vigente y dimensionamiento hidráulico y así mismo identificar si es necesario realizar una mejora o sugerir una recomendación respecto a la eficiencia que deberían presentar. El esquema que representa las unidades de la PTAR se puede encontrar en el (ANEXO 1)

4.2 LIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN

Para el desarrollo de la evaluación de la planta de tratamiento de aguas residuales del municipio de Gachancipá, se requiere calificar o diagnosticar la calidad del agua teniendo como parámetro lo establecido por las entidades para el vertimiento al afluente final refiriendo a ello, la toma de muestras en campo de la cuenca del Río Bogotá – Sisga – Tibitóc, para su análisis en laboratorio y comparación con parámetros de desinfección y vertimiento .Lo anterior es una limitación, teniendo en cuenta que esta labor debe realizarse por cuenta propia, ya que la Universidad Católica de Colombia no cuenta con un laboratorio para dicho estudio o la posibilidad de encontrar información en la oficina de planeación de Gachancipá, o en la CAR es pequeña. Al realizar la evaluación de la planta, el diseño está construido para un periodo de diseño establecido de acuerdo en la resolución (0330 de 2017 Ministerio de Vivienda, Ciudad y Desarrollo) con factores variables como población, caudales, presupuestos.

Además, otras limitaciones son: el tiempo de la investigación y la información proporcionada por el municipio de Gachancipá,

5. METODOLOGÍA

5.1 DETERMINACION DEL ÁREA DE ESTUDIO

Se realiza la identificación del municipio de Gachancipá y así mismo la ubicación de la PTAR por medio de un reconocimiento cartográfico arrojado por (google earth).

Con el área de estudio se procede a hacer una visita de campo con el objetivo de recopilar información y así mismo hacer la identificación de las operaciones de las unidades de la planta de tratamiento.

37

Seguidamente con la información anterior se le dará el enfoque a la zona en la cual la unidad o unidades no se encuentren en óptimo funcionamiento para así realizar el tiramiento y la optimización.

5.2 RECOPILACIÓN DE LA INFORMACIÓN

Teniendo en cuenta la amplia información que se requiere para diagnosticar y evaluar la planta, se implementaran dos tipos de trabajos para la recopilación de la información como lo son campo y oficina. Es necesario para el desarrollo del proyecto obtener material informativo como planos de la planta de Gachancipá, para así identificar el funcionamiento esquemático de la PTAR, esta cartografía será proporcionada el ente regulador en la planta y la CAR. Además, en la visita de campo se tomaran datos en cuanto a la contaminación que llega a la PTAR ya sea de tipo industrial y domiciliaria como también comercial, así mismo se tendrán en cuenta los artículos y decretos de calidad del agua regidas por la corporación autónoma de Cundinamarca (CAR) y con ella las pautas requeridas por el Ministerio del medio ambiente como trabajo de oficina. Además, con la información, se realizará una evaluación a cada una de las unidades que conforman el sistema del tratamiento de las aguas residuales de la PTAR de Gachancipá, el cual consta de un sistema de rejillas, vertedero, sedimentador, trampa de grasas, lagunas facultativas y por último los filtros percoladores.

5.4 PRESENTACION DE DATOS E INFORMACION

La información para el desarrollo del proyecto obtenida en el trajo de campo y oficina mencionado anteriormente junto con las investigaciones refiriendo a ello, requerimientos de funcionamiento óptimo por cada unidad según la CAR serán presentarán adjuntos en tablas en orden lógico, dichos datos se clasificarán para facilitar el análisis de los mismos en su debido momento para evaluar el funcionamiento de la PTAR.

38

5.5 ANÁLISIS Y PRESENTACION DE LOS RESULTADOS

Teniendo los datos se procederá a realizar un análisis en cada una de las unidades de la PTAR del municipio de Gachancipá con el objetivo de identificar el funcionamiento de los mismos y realizar si es el caso un nuevo diseño para su optimización de la planta la cual cumpla las estipulaciones regidas por la Corporación Autónoma Regional (CAR) y el Ministerio de Medio Ambiente y Desarrollo Sostenible para el tratamiento adecuado de las aguas de la planta y así finalmente presentar los resultados obtenidos de la propuesta de optimización de la unidad o unidades para el cumplimento de la calidad de agua. Se realizó la evaluación de la calidad del agua tanto a la entrada y salida para así mismo verificar la eficiencia de la PTAR, por medio de la determinación de parámetros físico químicos y microbiológicos de medición y análisis como: caudales, temperatura, DBO, DQO, solidos suspendidos y solidos volátiles. Para ello se tomó como primera fuente de datos, los que se proporcionó la CAR y el Municipio de Gachancipá.

6. MARCO DE REFERENCIA

6.1 MARCO CONCEPTUAL Aguas Residuales:

Son las aguas y sólidos que por algún medio se introducen en las cloacas y son

transportadas por el sistema de alcantarillado.

6.1.1 Clasificación de aguas residuales

Aguas residuales domésticas (ARD):

Son aquellos líquidos provenientes de las viviendas, edificios comerciales

e institucionales.

Aguas residuales municipales (ARM):

Son los residuos líquidos transportados por el alcantarillado de una

ciudad o población y son tratados en una planta de tratamiento municipal.

Aguas residuales industriales (ARI):

Son las aguas residuales que provienen de las descargas de industrias

de manufactura.

39

Aguas Negras (AN):

Se le denomina aguas negras a las aguas residuales provenientes de

inodoros, es decir, las que transportan excrementos humanos y orina, con

un alto contenido de solidos suspendidos, nitrógeno y coliformes fecales.

Aguas grises (AG):

Son las aguas residuales que provienen de tinas, duchas, lavamanos y

lavadoras, las cuales aportan DBO, sólidos suspendidos, fósforo, grasas

y coliformes fecales, es decir son aguas residuales domésticas, pero

excluyendo las provenientes de los inodoros.

6.1.2 Características importantes de las aguas residuales

Acidez:

Es la capacidad cuantitativa de un agua de neutralizar una base fuerte a

un pH de 8.2. Esta se origina en la disolución de C02 atmosférico, en la

oxidación biológica de la materia orgánica o en la descarga de aguas

residuales industriales.

Ácido sulfhídrico:

Este ácido (H2S) es un producto de la descomposición anaerobia de las

aguas residuales. Es altamente corrosivo, ya que al exponer un agua

residual

a la atmosfera se desprende H2S y se detecta un olor a huevo podrido.

En las situaciones en las que el gas se acumula en la corona de las

alcantarillas, este se disuelve en la humedad condensada en las paredes

del tubo, lo que conlleva un proceso de oxidación biológico que lo

convierte en ácido sulfúrico y que produce corrosión en las tuberías de

concreto.

Alcalinidad:

Es una medida de la capacidad del agua de neutralizar ácidos. Esta

capacidad la hace importante en el tratamiento químico de aguas

residuales, en los procesos de remoción biológica de nutrientes, en la

remoción de amoniaco y en tratamientos anaerobios.

Coliformes:

40

Son un organismo indicador de contaminación, es decir, son un indicador

de la existencia de organismos productores de enfermedad.

Color:

Las aguas residuales domésticas son de color gris, y a medida que el

agua envejece cambia a color gris oscuro y luego a negro. Este color es

producido principalmente por la formación de sulfuros metálicos. El color

en aguas industriales puede indicar el origen de la polución, y es una

medida de buen estado o deterioro de los procesos de tratamiento.

Demanda bioquímica de oxígeno (DBO):

Es la cantidad de oxígeno que requieren los microorganismos para oxidar

la materia orgánica biodegradable en condiciones aerobias. Este es el

parámetro más usado para medir la calidad de las aguas residuales ya

que con ella se determina la cantidad de oxígeno requerido para

estabilizar biológicamente la materia orgánica del agua, sirve para diseñar

unidades de tratamiento biológico, para evaluar la eficiencia de los

procesos de tratamiento y para fijar las cargas orgánicas permisibles en

fuentes receptoras.

Grasas y Aceites:

Se definen como sustancias solubles en hexano. Se consideran grasas y

aceites a los compuestos de carbono, hidrógeno y oxígeno que flotan en

el agua residual, recubren las superficies con las cuales entran en

contacto, causan iridiscencia y problemas de mantenimiento, e

intervienen con la actividad biológica pues son difíciles de biodegradar.

Metales pesados:

Los metales pesados en altas concentraciones son todos tóxicos, entre

ellos cabe resaltar el mercurio, cadmio y plomo, ya que estos elementos

se magnifican biológicamente, en el medio natural, a través de la cadena

alimenticia.

Olor:

Los olores en las aguas residuales constituyen una de las principales

objeciones ambientales y su control en plantas de tratamiento es muy

importante. Entre los problemas que se atribuyen a los olores ofensivos

41

se señalan pérdida de apetito, menor consumo de agua, dificultades

respiratorias, nausea, vomito, pérdida del valor de la propiedad y del

potencial de su desarrollo.

Oxígeno disuelto (OD):

Es un gas de baja solubilidad en el agua, es esencial para la vida

acuática aerobia. Su solubilidad oscila entre 7 mg/L a 35°C y 14.6 mg/L a

0°C para presión de una atmosfera. Debido a la baja disponibilidad de

OD, se limita la capacidad autopurificadora de los cuerpos de agua y por

tal razón se hace necesario el tratamiento de las aguas residuales previo

a su disposición en ríos y embalses. El suministro de oxígeno y las

concentraciones de OD en tratamientos biológicos aerobios y aguas

receptoras de aguas residuales son aspectos de la mayor importancia en

el diseño, operación y evaluación de plantas de tratamiento de aguas

residuales.

pH:

Es la medida de la concentración del ion hidrógeno en el agua, se

encuentra expresada como el logaritmo negativo de la concentración

molar de ion hidrogeno. Aguas con concentración adversa del ion

hidrógeno son difíciles de tratar biológicamente. Aguas con pH menor de

seis, en tratamiento biológico, favorecen el crecimiento de hongos sobre

las bacterias. El valor de pH adecuado para diferentes procesos de

tratamiento y para la existencia de la mayoría de la vida biológica es de

6.5 a 8.5.

Temperatura:

Es un parámetro importante por su efecto sobre las características del

agua, sobre las operaciones y procesos de tratamiento, así como el

método de disposición final. La temperatura afecta y altera la vida

acuática, modifica la concentración de saturación de oxígeno disuelto y la

velocidad de las reacciones químicas y de la actividad bacterial.

Adicionalmente la tasa de sedimentación de sólidos en aguas cálidas es

mayor que en aguas frías, por el cambio de la viscosidad del agua. La

temperatura óptima para la actividad bacterial es de 25°C a 35°C.

42

Turbiedad:

Constituye una medida óptica del material suspendido en el agua. Es un

factor importante en el control de calidad.

6.1.3 Tratamiento de aguas residuales

El objetivo principal del tratamiento de las aguas residuales es corregir sus

características desfavorables, de tal manera que su uso o disposición final pueda

ocurrir de acuerdo con las reglas y criterios definidos por las autoridades

legislativas. Se clasifican de acuerdo al tipo de tratamiento biológico que se utiliza.

Lagunas de estabilización facultativas.

Es una laguna de oxidación, que se caracteriza por tener tres zonas bien

definidas, una zona superficial en la cual se presentan procesos aerobios.

Una zona del fondo, de carácter anaerobio, donde los sólidos se

acumulan y son descompuestos mediante el proceso de fermentación. Y

finalmente, cuentan con una zona intermedia, parcialmente aerobia y

anaerobia o facultativa, donde la descomposición de la materia orgánica

se realiza mediante bacterias aerobias, anaerobias y facultativas.

Filtros percoladores.

El filtro percolador o filtro biológico, es un proceso que se usa para poner

en contacto el agua residual con biomasa adherida a un medio de soporte

fijo. Consiste en un lecho de piedra, u otro medio, sobre el cual se aplican

aguas residuales, con el consecuente crecimiento de microorganismos

sobre el lecho, los cuales se encargan de reducir la carga orgánica

existente en el agua residual.

43

6.2 MARCO TEÓRICO

6.2.1 AGUAS RESIDUALES

Características químicas del agua residual: Algunas de las características

químicas de las aguas residuales son:

- Materia Orgánica: Constituye la tercera parte de los elementos de las

aguas residuales, siendo los principales compuestos que se pueden

hallar: Proteínas (40-60 %), Carbohidratos (25-50 %) y Grasas y aceites

(10 %).

o Demanda bioquímica de oxigeno (DBO): es la cantidad de

oxígeno que necesitan los microorganismos para degradar la

materia orgánica presente en el agua. El (DBO) es el parámetro

más usado para calificar o medir la calidad de las aguas

residuales y superficiales y así mismo determinar que tanta

cantidad de oxigeno se necesita para estabilizar biológicamente

la materia orgánica existente en la muestra de agua.31 Se expresa

matemáticamente de la siguiente manera.

Dónde:

= DBO remanente en el agua.

Constante que expresa la tasa de oxidación.

= tiempo de oxidación.

= tasa de oxidación de la materia orgánica carbonacea

(mg/Led)

o Demanda química de oxigeno (DQO): se usa para medir el

oxígeno equivalente a la materia orgánica oxidable

31

(Romero rojas, 2001)

44

químicamente, mediante un agente oxidante fuerte, en general se

usa dicromato de potasio en un medio ácido y a alta temperatura.

El (DQO) es útil como parámetro de concentración orgánica en

aguas residuales. (Romero rojas, 2001)32

o Carbono orgánico total (COT): se mide mediante la introducción

de una cantidad conocida de muestra en un horno a alta

temperatura.

o Demanda total de oxígeno (DTO): esta prueba se realiza en una

cámara de combustión catalizada con platino, en la cual se

produce una transformación de la materia orgánica en productos

finales estables.33 La (DTO) es la sumatoria del oxígeno requerido

para la oxidación de cada componente como: el carbono el

nitrógeno orgánico, el amoniaco, el azufre, el fosforo y el

hidrogeno. 34

- Materia Inorgánica:

o PH: procede de Aguas residuales domésticas, industriales y

comerciales. Un pH que se encuentre entre los valores de 5 a 9,

no suele tener un efecto significativo sobre la mayoría de las

especies, aunque algunas son muy estrictas a este respecto.35

o Cloruros: procedente de aguas residuales domésticas, agua de

suministro, infiltración de agua subterránea. Se consideran como

indicador indirecto de contaminación.

o Alcalinidad: nos mide la cantidad de carbonatos, bicarbonatos e

hidróxidos presentes en el agua. Procede de aguas residuales

domésticas, agua de suministro, infiltración de agua subterránea.

32

(Romero rojas, 2001) 33

(Espigares García, y otros) 34


(Espigares García, y otros)

45

o Nitrógeno y Fósforo: la limitación de nitrógeno puede producir

cambios en la composición bioquímica de los organismos, y

reducir sus tasas de crecimiento.

o Azufre: es requerido para la síntesis de proteínas y se libera

cuando éstas se descomponen.

o Compuestos tóxicos: algunos componentes de las aguas

residuales son muy tóxicos para los organismos y

microorganismos, y por ello, son de gran importancia en cuanto al

vertido y tratamiento.

o Metales pesados: le confiriéndoles un carácter tóxico al agua,

son generalmente procedentes de vertimientos industriales.36

- Gases: Los gases que se encuentran más frecuentemente en la

composición de las aguas residuales son nitrógeno, oxígeno, anhídrido

carbónico, sulfhídrico, amoníaco y metano.

o Oxígeno disuelto: es necesario para la vida de todos los

organismos aerobios. Procedentes de agua de suministro e

infiltración de agua superficial.

o Sulfuro de hidrógeno: se forma por descomposición anaerobia de

la materia orgánica azufrada, o por reducción de sulfatos y

sulfitos minerales. Procedentes de la descomposición de residuos

domésticos.

o Metano: es el principal subproducto de la degradación anaerobia

de la materia orgánica de las aguas residuales. Procedentes de la

descomposición de residuos domésticos.37

Características biológicas del agua residual: A continuación, se describen los principales grupos de organismos que se pueden encontrar:

36


(Espigares García, y otros)

46

- Bacterias: pueden ser de origen fecal o bacterias implicadas en procesos de biodegradación, tanto en la naturaleza como en las plantas de tratamiento.

- Virus: proceden de la excreción, por parte de individuos infectados, ya sean humanos o animales. Poseen la capacidad de adsorberse a sólidos fecales, favoreciendo de esta forma su supervivencia durante tiempos prolongados en las aguas residuales.

- Algas: su crecimiento está favorecido por la presencia en las aguas

residuales de distintas formas de fósforo y nitrógeno, así como de carbono y vestigios de elementos tales como hierro y cobalto, dando lugar a procesos de eutrofización.

- Protozoos: los que se encuentran más frecuentemente en las aguas residuales son amebas, flagelados y los ciliados libres y fijos.

- Hongos: la mayoría son aerobios estrictos, pueden tolerar valores de pH relativamente bajos, y tienen baja demanda de nitrógeno.38

Igualmente, para el tratamiento de estas existen diversos procesos, algunos se enumeran en la Tabla1. Tratamientos en las aguas residuales: El grado de tratamiento requerido para eliminación de materia orgánica en un agua residual depende de los límites de vertido para el afluente existente. El tratamiento primario se emplea para la eliminación de los sólidos en suspensión y los materiales flotantes, impuesta por los limites, tanto de descarga al medio receptor como para poder llevar los efluentes a un tratamiento secundario, bien directamente o pasando por una neutralización u homogeneización. El tratamiento secundario comprende de tratamientos biológicos convencionales. En cuanto al tratamiento terciario su objetivo fundamental es la eliminación de contaminantes que no se eliminan con los tratamientos biológicos convencionales. En la Tabla No.1 se encuentra la clasificación convencional de los procesos de tratamiento de agua residuales.39 Tabla 1. Procesos de tratamiento de agua residual

38


(Ramalho, 1996)

47

Fuente. Tratamiento de aguas residuales, Ramalho, 199640

6.2.2 CONSIDERACIONES PARA EL PROCESO DE TRATAMIENTO

Cuando una planta de tratamientos de aguas residuales está en funcionamiento se

tiene como primer objetivo obtener una calidad de agua que cumpla con la

normatividad de vertimiento al afluente final, por ello en este ítem se expondrán

procesos básicos para obtener la misma.

Cribado: este es uno de los problemas más frecuentes debido al taponamiento y

a veces la corrosión que se presenta en el sistema de rejillas, el cual se soluciona

implementando una limpieza e inspección rutinaria, referendo a ello que las

condiciones de variabilidad en cuanto a la humedad y secado del material en que

está construido la rejilla, puede generar en este la corrosión acelerada.41

Aforo: este, no es un proceso de tratamiento como tal, pero aun así debe

realizarse, para así tener un dentro de dosificación de sustancias químicas,

determinar eficiencia de los equipos de bombeo, calcular tiempos de retención,

caculo de agua tratada y suministrada y así finalmente calcular el costo unitario del

tratamiento.42

Coagulación, floculación: en este proceso de tratamiento se tiene en cuantas

principalmente características de temperatura, pH, alcalinidad, turbiedad. En

40

(Ramalho, 1996) 41



Tratamiento Primario Tratamiento Secundario Tratamiento Terciario

Cribado o desbrozo Lodos activos Micro tamizado

Sedimentación Aireación prolongada Filtración

Flotación Estabilización por contacto Precipitación y coagulación

Separación de aceites Lagunas de aireación Adsorción (carbón activado

Homogeneización Estabilización por lagunaje Intercambio Iónico

Neutralización Filtros biológicos (percoladores) Osmosis inversa

Discos biológicos Electrodiálisis

Procesos de contacto, filtros (sumergidos) Cloración y ozonización

Procesos de reducción de nutrientes

Nivelesdetratamientodeaguasresiduales

48

donde por medio de un ensayo de jarras se evalúa el tipo de coagulante a usar y

su cantidad o dosificación.43

Sedimentación: en esta fase de pre tratamiento se tiene como objetivo la

remoción rápida de cualquier tipo de residuo sólido que sea sedimentable y que

además se encuentre como material flotante, en donde estos remueven entre el

50 % y 70% de los sólidos que se encuentres allí suspendidos y además entre el

25% y 40% de (DBO).44

Filtración: la filtración se requiere de una mezcla de materiales con alto

coeficiente de uniformidad para que los poros del mismo logren su función

(retener). Estos se pueden clasificar según:

La dirección de flujo, ya sea ascendente o descendente,

El medio, ya sea de arena o arena y antracita

La tasa de filtración, ya sea lentos, rápidos y de tasa alta.

A demás según la teoría de la filtración se tiene modelos estratigráficos para los

filtros, refiriendo a ello el tipo de lecho como el simple, mixto o profundo.

6.2.3 MODELOS MATEMATICOS (FILTROS Y LAGUNAS)

El sistema de la planta de tratamiento de aguas residuales de Gachancipá consta

principalmente de las unidades de lagunas facultativas y filtros percoladores, los

cuales en conjunto trabajan para el tratamiento y descontaminación de la misma.

43


(Tchobanoglus George, 2000)

Ilustración 2 Esquema de funcionamiento PTAR

49

Fuente: Autores

A continuación, se mostrarán los modelos matemáticos representativos de dichas

unidades.

FILTRO PERCOLADOR: Al realizar la evaluación en cuanto a la eficiencia de un

filtro percolador el cual tiene como función remover (DQO) de una descarga

sanitaria real, se evidencia el éxito del funcionamiento del mismo,

independientemente de la variabilidad que se pueda presentar en flujo y calidad

del agua residual, por ellos los filtros percoladores han demostrado ser eficientes

en la remoción de DQO, en donde además reducen los niveles de nitrógeno

amoniacal.45

45

(EVALUACION DE LA EFICIENCIA DE REMOCION DE MATERIA ORGANICA , 2013)

50

En las investigaciones referentes a los filtros percoladores se han encontrado que

tienen una eficiencia de remoción de entre el 60% al 90% teniendo cargas

orgánicas que oscilan entre 0.6 y 3.2 kg DBO/ m3d.46

El siguiente es el modelo matemático propuesto por GERMAIN, el cual exponer

una fórmula matemática para el diseño de filtros percoladores de medio plástico.47

⁄

Dónde:

= DBO soluble del efluente en mg/L

= DBO soluble del afluente, sin incluir recirculación, mg/L

Constante de tratabilidad, y

Para aguas residuales domesticas sedimentadas, a 20 °C

Para aguas residuales industriales, a 20 °C

Profundidad del filtro para medio plástico se prefiere a 6m, en general mayor

a 3

Carga hidráulica, sin incluir recirculación, m/d.

Además, dicho modelo expresa que la constante K se debe corregir por

temperatura según su siguiente expresión matemática.48

Dónde:

= Constante de tratabilidad a la temperatura de diseño T

46

(EVALUACION DE LA EFICIENCIA DE REMOCION DE MATERIA ORGANICA , 2013) 47



51

= Constante de tratabilidad a la temperatura 20 °C

= temperatura mínima esperada °C

En los estudios realizados por Germain se indicó que no había influencia

considerable en cuando a la recirculación para la tasa de reacción . German

expone para su modelo matemático que para tener en cuenta la recirculación, se

debe modificar la ecuación anterior, de la siguiente forma.49

⁄

Dónde:

= DBO del afluente al filtro, incluyendo la recirculación mg/L.

= relación de recirculación o razón entre el caudal recirculado.

n = coeficiente dependiente del medio de soporte, igual a 0.5 para medio plástico

según Germain.

Donde finalmente, en diseño se requiere del cálculo o la determinación de la carga

hidráulica expresada matemáticamente como:50

{

[

]}

LAGUNAS AEROBICAS: son lagunas en las cuales la estabilización de la materia

orgánica existente se realiza en condiciones completamente aeróbicas.

Basándose en los estudios realizados por Oswald se definió que las producciones

49



52

de oxígeno, generado por las algas dentro de una laguna, es la energía solar la

cuan esta expresada matemáticamente de la siguiente manera.51

Dónde:

= producción de oxígeno, Kg

F= factor de oxigenación

S= radiación solar, cal / cm^2 *d

Dicho factor de oxigenación F, en el modelo matemático representa la relación

entre la masa de oxigeno producido y DBOU a satisfacer en dicha laguna, este

factor DBOU se recomienda de 90%.

Además, Owald propone el cálculo de C.

Dónde:

Concentración de DBO en el afluente, mg/L

= concentración de DBO en el efluente, mg/L

Concentración de reacción de primer orden para remoción de DBO

= tiempo de retención en el reactor, el cual se calcula de la siguiente forma:

En dicha parte del diseño es de suma importancia la selección del valor de ya

que esta, es función de factores que pueden variar como lo son temperatura, se

puede calcular de la siguiente, manera según Marais:52

51


53

6.3 MARCO HISTÓRICO

6.3.1 PRIMERAS PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

En 1827 se empezaron a implementar los filtros de arena y carbón para cuidar la salud publica inventado por James Simplòn.

En 1914 los ingenieros Edward Arden y William locked descubrieron los fangos activos, uno de los sistemas de tratamiento biológico para la depuración de la contaminación orgánica de aguas residuales que todavía usamos en la actuales depuradoras.

Luego de eso se comenzó con fases de tratamiento que es las que usamos hoy en día con diferentes métodos para mejorar la calidad del agua y no hacerle daño al ecosistema. Los procesos se organizan en tres (3):

Físicos

Químicos

Biológicos

Y estos a su vez se catalogan en primario secundario y terciario.53

6.4 MARCO LEGAL

6.4.1 LEYES Y DECRETOS NACIONALES

Ley 09 de 1979

Reglamenta el Código Sanitario Nacional.

Artículo 10: Todo vertimiento de residuos líquidos deberá someterse a los

requisitos y condiciones que establezca el Ministerio de Salud, teniendo en cuenta

las características del sistema de alcantarillado y de la fuente receptora

correspondiente. Artículo 14: Se prohíbe la descarga de residuos líquidos en las

52


(Publicación de Red Iberoamericana de Potabilización y Depuración del Agua, 2011)

54

calles, calzadas, canales o sistemas de alcantarillado de aguas lluvias. Artículo

38: Se prohíbe colocar letrinas directamente sobre fuentes de agua.54

Ley 1594 de 1984

Aguas residuales

Artículo 29. Para los efectos del presente Decreto se tendrán en cuenta los

siguientes usos del agua, sin que su enunciado indique orden de prioridad:

a) Consumo humano y doméstico;

b) Preservación de flora y fauna;

c)Agrícola;

d)Pecuario.

Artículo 30. Se entiende por uso del agua para consumo humano y doméstico su

empleo en actividades tales como:

a) Fabricación o procesamiento de alimentos en general y en especial los

destinados a su comercialización o distribución.

b) Satisfacción de necesidades domésticas, individuales o colectivas, tales como

higiene personal y limpieza de elementos, materiales o utensilios.

c) Fabricación o procesamiento de drogas, medicamentos, cosméticos, aditivos y

productos similares.55

Ley 142 de 1994

Establece el Régimen de Servicios Públicos domiciliarios y se dictan otras

disposiciones.

Artículo 2: El estado intervendrá en los servicios públicos, conforme a las reglas

de competencia de que trata esta Ley, en el marco de lo dispuesto en los artículos

334, 336, y 365 a 370 de la Constitución Política. Artículo 6: Prestación directa de

servicios por parte de los municipios. Los municipios prestarán directamente los

servicios públicos de su competencia, cuando las características técnicas y

económicas del servicio, y las conveniencias generales lo permitan y aconsejen.

Artículo 9: Derecho de los usuarios. Los usuarios de los servicios públicos tienen

derecho, además de los consagrados en el Estatuto Nacional del Usuario y demás

54

COLOMBIA. CONGRESO DE LA REPUBLICA. Ley 09. (24, enero 1979). Por el cual se dictan medidas

sanitarias. El Congreso Bogotá, 1979. 55

EL PRESIDENTE DE LA REPÚBLICA DE COLOMBIA Ley 1594. (26, junio1984). Por el cual se

reglamenta el uso del agua y residuos líquidos. El presidente Bogotá 1984.

55

normas que consagren derechos a su favor, siempre que no contradigan esta

ley.56

Ley 373 de 1997

Establece el programa de ahorro y uso eficiente del agua.

Artículo 1: Programa para el uso eficiente y ahorro del agua. Todo plan ambiental

regional y municipal debe incorporar obligatoriamente un programa para el uso

eficiente y ahorro del agua. Se entiende por programa para el uso eficiente y

ahorro de agua el conjunto de proyectos y acciones que deben elaborar y adoptar

las entidades encargadas de la prestación de los servicios de acueducto,

alcantarillado, riego y drenaje, producción hidroeléctrica y demás usuarios del

recurso hídrico. Artículo 7: Consumos básicos y máximos. Es deber de la

Comisión Reguladora de Agua Potable y Saneamiento Básico de las

Corporaciones Autónomas Regionales y demás autoridades ambientales, de

acuerdo con sus competencias, establecer consumos básicos en función de los

usos del agua, desincentivar los consumos máximos de cada usuario y establecer

los procedimientos, las tarifas y las medidas a tomar para aquellos consumidores

que sobrepasen el consumo máximo fijado.57

Resolución 1074 de 1997

Establece concentraciones máximas permisibles para vertimientos de aguas

a redes de alcantarillado público.

Artículo 7: Los lodos y sedimentos originados en sistemas de tratamiento de

aguas residuales no podrán ser dispuestos en corrientes de agua y/o en redes de

alcantarillado.58

Resolución 1096 de 2000

Por el cual se adopta el Reglamento Técnico para el sector de Agua Potable

y Saneamiento Básico-RAS

ARTÍCULO 5: Las autoridades territoriales y/o empresas prestadoras de servicios

públicos domiciliarios de agua potable y saneamiento básico, exigirán para la

56

COLOMBIA. CONGRESO DE LA REPUBLICA. Ley 142. (11, julio 1994). Por la cual se establece el

régimen de los servicios públicos domiciliarios y se dictan otras disposiciones. El Congreso Bogotá 1994 57

MINISTERIO DE AMBIENTE Y DESARROLLO SOSTENIBLE. Ley 373. (11, junio 1997). Por la cual

se establece el programa para el uso eficiente y ahorro del agua. Ministerio del ambiente Bogotá 1997 58

El Director del Departamento Técnico Administrativo del Medio Ambiente – DAMA. Ley 1074

(28, octubre 1997). por la cual se establecen estándares ambientales en materia de vertimientos. Bogotá 1997

56

ejecución de diseños, consultorías, interventorías, obras y servicios propios del

sector, que la persona natural o jurídica ejecutora acredite los requisitos de

idoneidad y experiencia fijados en el presente Reglamento Técnico.

ARTÍCULO 10: Los proyectos que se lleven a cabo en el territorio nacional en el

sector de agua potable y saneamiento básico, cubiertos por el alcance de este

Reglamento deberán ser ejecutados por profesionales que tengan las calidades y

los requisitos de idoneidad que trata el Título II.

ARTÍCULO 15: La entidad territorial correspondiente debe presentar en forma

concreta el (los) problema(s) o la(s) necesidad(es) que se va(n) a abordar con el

proyecto de agua potable o saneamiento básico, con el fin de justificar su

ejecución en la medida en que se obtengan beneficios sociales en al área de su

jurisdicción.59

Resolución 151 de 2001 de la comisión de regulación de Agua Potable

Regulación integral de los servicios públicos de Acueducto, Alcantarillado y

Aseo

Artículo 334: La Constitución Política establece la intervención del Estado en los

servicios públicos, por mandato de la ley, para racionalizar la economía con el fin

de conseguir el mejoramiento de la calidad de vida de los habitantes, la

distribución equitativa de las oportunidades y los beneficios del desarrollo y la

preservación de un ambiente sano. Artículo 1.3.1.1 Personas que pueden prestar

servicios públicos domiciliarios.

De conformidad con el artículo 15 de la Ley 142 de 1994 pueden prestar los

servicios públicos:

a)Las empresas de servicios públicos;

b) Las personas naturales o jurídicas que produzcan para ellas mismas, o como

consecuencia o complemento de su actividad principal, los bienes y servicios

propios del objeto de las empresas de servicios públicos;

59 EL MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO. Ley 1096. (17, noviembre 2000). Por la cual se

adopta el Reglamento Técnico para el Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS. Bogotá 2000

57

c) Los municipios cuando asuman en forma directa, a través de su administración

central, la prestación de los servicios.60

NTC-ISO 5667-10 Calidad del agua, muestreo de aguas residuales Cargas de la planta de tratamiento: Los datos del flujo son necesarios para evaluar la carga de contaminación impuesta sobre una planta de tratamiento. Es posible que esto haga necesario efectuar mediciones en los puntos de descarga, a un sistema de aguas residuales, así como también en los trabajos mismos.61 TITULO D RAS 2005 Sistemas de recolección y evacuación de aguas residuales domésticas y aguas lluvias.62 TITULO E RAS 2000 Caracterización de aguas residuales: El propósito del siguiente título es fijar los criterios básicos y requisitos mínimos que deben reunir los diferentes procesos involucrados en el diseño, la construcción, la supervisión técnica, la puesta en marcha, la operación y el mantenimiento de los sistemas de tratamiento de aguas residuales.63 RESOLUCION 0330 de 2017 “Por la cual se adopta el Reglamento Técnico para el Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS y se derogan las resoluciones 1096 de 2000, 0424 de 2001, 0668 de 2003, 1459 de 2005, 1447 de 2005 y 2320 de 2009”.64

60

LA COMISIÓN DE REGULACIÓN DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BASICO. Resolución

151. (23, enero 2001) Por la cual se regula la prestación integral de los servicios públicos de Acueducto,

Alcantarillado y Aseo.

61 ICONTEC NTC-IOS 5667-10 1995 Con la cual se analiza la calidad del agua potable y agua residual

62 REGLAMENTO TECNICO DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BASICO Titulo D que aporta los

sistemas de recolección y valuación de aguas residuales. 63

(RAS) 64

(ACODAL, 2017)

58

RESOLUCION 0631 17 de 03 de 2015 Por la cual se establecen los valores máximos permisibles que deben cumplir quienes realizan vertimientos a cuerpos de agua superficiales y los alcantarillados RESOLUCION 1433 DE 2004

Por la cual se reglamenta el artículo 12 del Decreto 3100 de 2003, sobre Planes

de Saneamiento y Manejo de Vertimientos, PSMV. Plan de Saneamiento y Manejo

de Vertimientos, PSMV. Es el conjunto de programas, proyectos y actividades, con

sus respectivos cronogramas e inversiones necesarias para avanzar en el

saneamiento y tratamiento de los vertimientos, incluyendo la recolección,

transporte, tratamiento y disposición final de las aguas residuales descargadas al

sistema público de alcantarillado, tanto sanitario como pluvial, los cuales deberán

estar articulados con los objetivos y las metas de calidad y uso que defina la

autoridad ambiental competente para la corriente. tramo o cuerpo de agua. El

PSMV será aprobado por la autoridad ambiental competente.

7. ESTADO DEL ARTE

En distintas ciudades se han realizado evaluaciones diagnósticas y optimizaciones buscando como principio siempre la mejora de la calidad de agua que se vierte para evitar daños ambientales y mejorar la calidad de vida de personas que viven a las orillas de distintos ríos en la ciudad de Soritor en Perú en la cual se realizó el diagnóstico y se revisó la PTAR de dicha ciudad ya que el crecimiento de la misma era bastante alto y necesitaban que tuviera un funcionamiento óptimo para evitar problemas de salubridad y daños ambientales.

Con esta intervención se vio que pese a que los reportes daban que la PTAR funcionaba óptimamente tenía muchos errores tanto de diseño como de funcionamiento con lo cual el proyecto dio las opciones de mejoramiento y adecuación para un mejor desempeño, durante este estudio también se encontró que las medidas de las lagunas de estabilización no eran las establecidas por las normas que rigen en Perú.

Como conclusiones se llegó a que la PTAR no está respondiendo de manera eficiente siendo que en reportes anteriores se decía que sí y por tanto no cumple

http://www.corpamag.gov.co/archivos/normatividad/Decreto3100_20031030.htm

59

con las normas de descontaminación lo cual puede generar problemas ambientales y de salud.65

En el municipio de Acacias departamento del Meta se realizó la evaluación y diagnóstico de la PTAR de dicho municipio en la que se evidencio que de 9 métodos de tratamiento del agua de los cuales 2 no estaban funcionando y algunos otros no estaban con su mejor eficiencia.

Esto perjudica el municipio puesto que la calidad de agua que se vierte en el rio Guacavia no era la aceptada por los criterios de evaluación de los entes regulatorios y se concluye que se debe realizar más acompañamiento por parte de las entidades encargadas para mantener siempre una eficiencia adecuada y así un buen manejo de las aguas.66

Dicho esto, el análisis de la PTAR de Gachancipá es de suma importancia puesto que en búsqueda de mejorar la calidad de agua del rio Bogotá en su cuenca alta donde se vierten aguas de los municipios: Villapinzón, Chocontá, Suesca, Sesquilé, Tominé, Gachancipá, Zipaquirá, Tocancipá, Cajicá, Chía. De estos municipios solo poseen PTAR los siguientes: Tocancipá, Zipaquirá, Gachancipá y Chia. Se debe revisar que todas las mejoras que tuvo la PTAR estén funcionando correctamente para así dar una evaluación coherente acerca de su funcionamiento y si es necesario realizar la optimización para que cumpla con todos los estándares requeridos y solicitados. Así podremos ver si la mejora de la PTAR cumplió con todos los aspectos proyectados a la hora de su construcción y ejecución.

8. DISEÑO METODOLOGICO

8.1. EVALUACIÓN DE ESTRUCTURAS EXISTENTES VISITA TECNICA

Se realizó la visita a la PTAR de Gachancipá con el acompañamiento del ingeniero Jesús Ernesto Torres (tutor) guía en todo el proceso y funcionamiento de la PTAR explicando el flujo del agua y los diferentes métodos de purificación que se usan para mejorar el agua antes de ser vertida en el rio Bogotá. Comenzando el recorrido se observó un letrero obsoleto el cual no deja ver que a la planta se le han realizado mejoras importantes y que cuenta con bastante tecnología con la cual la CAR y el Gobierno intentan hacer algo por recuperar el

65

(Evaluación, Mejoramiento y Optimización de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de la Ciudad de Soritor Perú, 2005) 66

(Rey Rios, 2017)

60

rio Bogotá. Continuando con el recorrido se encontró con las tuberías que ingresan a la planta llevando las aguas negras del municipio de Gachancipá. Ilustración 3 Tubería ingreso Ilustración 4 Letrero ingreso PTAR

Fuente: Autores Fuente: Autores El proceso comienza dirigiendo el agua a las rejillas las cuales tienen distintas medidas de separación reteniendo así la mayoría de sólidos y enviando el agua un poco menos contaminada al siguiente paso.

Fuente: Autores Fuente: Autores Luego de pasar por este proceso comienza el proceso de desarenado y desengrasado donde terminan de quitarse la mayoría de partículas sólidas que quedan aún en el agua.

Ilustración 6 Rejillas Ilustración 5 Valvula

61

Fuente: Autores Fuente: Autores En el siguiente paso se observa como el agua sale a la primera laguna en la cual como ya es de conocimiento ocurre un tratamiento anaerobio el cual se realiza por medio de la fotosíntesis que se da entre el sol y las algas.

Fuente: Autores Fuente: Autores Continuando el recorrido se llega al cuarto de bombas el cual cuenta con 3 bombas que dirigen el agua en diferentes sentidos hacia los filtros percoladores los cuales son el nuevo sistema adaptado para la PTAR. Luego de ser bombeada

Ilustración 8 Desarenador Ilustración 7 Desarenadores y válvulas

Ilustración 10 Salida agua residual a laguna #1

Ilustración 9 Recorrido laguna

62

el agua sube hasta un aspersor ubicado en la parte alta del filtro el cual riega el agua sobre los filtros colocados y desciende por los filtros que poseen bacterias que hacen un tratamiento biológico mucho más efectivo que la laguna.

Fuente: Autores Fuente: Autores


Ilustración 12 Tubería de las 3 bombas Ilustración 11 Tubería que va a filtros

Ilustración 14 Perfil filtro percolador Ilustración 13 Parte alta del filtro

63

Fuente: Autores Luego de descender es transportada hasta la segunda laguna facultativa en la cual ya se observa que el agua ha mejorado bastante tanto su color como su olor y tiene muchas menos partículas.


Ilustración 18 Laguna # 2

Ilustración 15 Medio filtrante (Producto de Serviacueducto ltda)

Ilustración 17 Agua luego de filtración Ilustración 16 Salida de agua a laguna #2

64

En esta laguna se repite el proceso de fotosíntesis y luego de recorrer toda la laguna el agua se encamina hacia un último proceso. El cual es tanque donde de contacto donde se vierte cloro en el agua para obtener un mejor resultado y que esta salga con la mejor calidad posible al rio.

Fuente: Autores Fuente: Autores Por último, se encamina el agua en dirección al rio Bogotá.


Ilustración 19 Salida del agua de la PTAR

Ilustración 21 Rio Bogotá

Ilustración 20 Tanque de contacto

Ilustración 22Salida del agua a quebrada

65

La planta tiene un tratamiento por lodos activados que en este momento no se encuentra en funcionamiento.

8.1.1 ESTIMACION DE LA POBLACION

Para la determinación de la población, se realizó una consulta en la base de datos

oficial del DANE entre los años 1938 y 2005, ya que este factor se relaciona

directamente con la población, que hace uso del sistema de alcantarillado y así

mismo para efectos del cálculo de la población a futuro, obteniendo la siguiente

información.

Tabla 2. Censos del municipio (DANE)

AÑOPOBLACIÓN

CABECERA(HAB)

1938 1943

1951 2033

1964 2526

1973 2625

1985 3815

1993 5506

2005 10886

CENSOS MUNICIO

GACHANCIPA

Fuente: Autores

Fuente: Autores

Ilustración 23 Lecho de secado (lodos activos)

66

Con los datos de censo poblacional, se realizó la proyección haciendo uso de 4

métodos, tomados del libro Elementos de diseño para de Acueductos y

Alcantarillados67, a continuación se presentan los siguientes datos:

Crecimiento lineal

En donde se tiene una relación integrada entre el año del último censo (2005) y el

censo inicial (1938) expresado matemáticamente como:

Donde:

Y así mismo la ecuación de población proyectada expresada como:

= año de la proyección

Haciendo uso de dichas ecuaciones se calculó la población proyectada, expresada

en la siguiente tabla:

67

(Lopez Cualla, 1995)

67

Tabla 3. Población proyectada, crecimiento lineal.

Fuente: Autores.

Crecimiento geométrico.

Calculando una población proyectada, incluyendo una variable de tasa de

crecimiento por años (r), a continuación, el cálculo de la misma:

(

)

Tabla 4. Población proyectada, geométrico.

Fuente: Autores.

2023 2028 2033 2038 2043

Ka Pf Pf Pf Pf Pf Pf

1938 133 12621 13289 13956 14623 15291 15958

1951 164 13017 13837 14657 15476 16296 17116

1964 204 13537 14556 15576 16595 17615 18634

1973 258 14242 15533 16824 18114 19405 20696

1985 354 15482 17250 19018 20785 22553 24321

1993 448 16714 18956 21198 23439 25681 27923

PROMEDIO 260,23 14269 15570 16871 18172 19474 20775

AÑO

MÉTODO LINEAL

2018

2023 2028 2033 2038 2043

r Pf Pf Pf Pf Pf Pf

0,03 15208 17295 19669 22368 25438 28929

0,03 16304 19045 22246 25985 30353 35455

0,04 17299 20673 24704 29522 35279 42158

0,05 19401 24230 30260 37791 47197 58943

0,05 21521 27971 36354 47249 61409 79814

0,06 22781 30263 40203 53408 70951 94255

0,04 18752 23246 28906 36054 45104 56592

MÉTODO GEOMÉTRICO

2018

68

Crecimiento logarítmico.

El presente método requiere de la implementación de por lo menos los datos de 3

censos ya que es necesario un promedio de .

( )

Donde:

Tabla 5. Población proyectada, Logarítmico

Fuente: Autores.

Método Wappus.

El presente método se implementó, pero fue descartado debido a que por medio

de los cálculos arrojaba un decrecimiento de población, Puede evidenciarse en el

(ANEXO 5).

2023 2028 2033 2038 2043

Kg Pf Pf Pf Pf Pf Pf

0,003 16032 18292 20872 23814 27172 31003

0,02 11905 13583 15498 17683 20177 23021

0,00 10497 11977 13666 15593 17791 20300

0,03 8279 9446 10778 12298 14031 16010

0,05 6032 6883 7853 8961 10224 11666

0,06 4885 5573 6359 7256 8279 9446

0,03 10959 10959 12504 14267 16279 18574

MÉTODO LOGARITMICO

2018

69

Para la determinación de la población proyectada, se definió como el promedio de

los tres métodos mencionados anterior mente así ajusta a la tendencia de

crecimiento presentada.

Tabla 6. Población Promedio

Fuente: Autores

Por medio de los datos calculados, se adopta el promedio para determinar la

población futura año (2018-2043) del Municipio de Gachancipá, teniendo un

periodo de diseño de 25 años basado en la normatividad actual como lo es, La

Resolución 0330 de 2017 –Capitulo 1- Articulo 40,68 con el fin de realizar la

evaluación de la PTAR, teniendo como resultado una población proyectada para el

año 2043 de 31980 habitantes, identificando un crecimiento en la población de

17320 habitantes en el periodo de diseño.

8.1.2 CAUDALES

Para determinar la dotación neta máxima de la planta de tratamiento de aguas

residuales del municipio de Gachancipá, se tomó como parámetro la Resolución

0330 de 2017-Capitulo1- Articulo 43 basada en una tabla por altura de la zona

atendida 69.

68

(Resolucion 0330 , 2017) 69

(Resolucion 0330 , 2017)

AÑO HAB

2018 14660

2023 16592

2028 19427

2033 22831

2038 26952

2043 31980

PROMEDIO DE

POBLACIÓN

PROYECTADA

70

Tabla 7. Dotación neta por habitante según la altura sobre el nivel del mar de la zona atendida

Fuente: (Resolucion 0330 , 2017)

Determinando así según la altitud del Municipio.

Tabla 8. Dotación para el municipio de Gachancipá

Fuente: Autores

De acuerdo con la metodología expuesta en el libro Elementos de diseño para

acueductos y alcantarillados 70 se puede tomar un dato de consumo neto,

haciendo uso de la sumatoria del valor del uso y consumo de agua, pero para el

efecto de la evaluación de la PTAR se tomó el dato de dotación neta por

normatividad con un valor de 120 L/Hab*Dia. A continuación los datos de

incremento para cada año del periodo de diseño.

70


140

ALTURA PROMEDIO ZONA

ATENDIDA

› 2000 m.s.n.m1000-2000 m.s.n.m

‹1000 m.s.n.m

DOTACION NETA MAXIMA

(L/HAB*DIA )

120

130

ALTITUD (m.s.n.m) PERIODO DE DISEÑO (resolucion 0330) DOTACION MAXIMA (L/Hab.dia)

2568 25años 120

71

Tabla 9. Incrementos de población para cálculo de caudales.

Fuente: Autores

Teniendo en cuenta los datos reportados anteriormente, se hace el primer punto a

evaluar de la planta de tratamiento como lo es el caudal.71

Caudal medio diario

Caudal Máximo diario

Dónde: Según la resolución 0330 capitulo 2 parágrafo 2

Caudal de diseño

71


AÑO POBLACIÓNINCREMENTO DE

POBLACIÓN (%)

INCREMENTO

CONSUMO (%)

CONSUMO

NETO

(L*hab*dia)

PERDIDAS

CONSUMO

TOTAL

(L/hab*dia)

2018 14660 120,00 25% 119,75

13,18 1,449

2023 16592 121,74 25% 121,49

17,09 1,880

2028 19427 124,03 25% 123,78

17,52 1,927

2033 22831 126,42 25% 126,17

18,05 1,986

2038 26952 128,93 25% 128,68

18,66 2,052

2043 31980 131,57 25% 131,32

72

Caudal Máximo Horario

Dónde: Tomando un coeficiente de retorno de 0,85 según el capítulo4-

Articulo 134 de la Resolución 0330 72 para ser multiplicado por cada uno de los

caudales, y así obtener el caudal de aguas residuales domésticas, a continuación,

se presenta una tabla con la recopilación de cálculo de caudales.

Tabla 10. Caudales

Fuente: Autores

Teniendo como resultado final los datos para la evaluación.

Tabla 11. Datos para diseño

Fuente: Autores.

72


Qmedio d

(L/s) K1 Q(ard) Qmaxd (L/s) K2 Q(ard) Qmaxh (L/s) Q(ard)(L/s)

20,32 1,2 17,3 24,38 1,50 20,73 36,57 31,09

23,33 1,2 19,8 28,00 1,50 23,80 41,99 35,70

27,83 1,2 23,7 33,40 1,50 28,39 50,10 42,58

33,34 1,2 28,3 40,01 1,50 34,01 60,01 51,01

40,14 1,2 34,1 48,17 1,50 40,94 72,25 61,42

48,61 1,2 41,3 58,33 1,50 49,58 87,50 74,37

Año 2043

Poblacion 31980

Consumo neto(L/hab*dia 131,32

Qmedio (L/S) 48,61

Qmaxdiario (L/s) 58,33

Qmaxhorario (L/s) 87,50

Qdiseño (L/s) 37,75466467

DATOS GENERALES PARA EL DISEÑO

73

9. PRETRATAMIENTO

9.1 REJILLAS DE CRIBADO

El sistema de pretratamiento implementado por el municipio de Gachancipá para

su planta de tratamiento de aguas residuales, tiene como primera unidad el

sistema cribado, el cual tiene como fin separar los materiales que pueden ingresar

a la PTAR, de acuerdo a su tamaño de partícula individual, mediante el paso por

una rejilla o criba .73

De acuerdo a la normatividad se determina que es un sistema de limpieza manual.

Parámetro que se determina de acuerdo al rango de caudal máximo permitido en

el sistema de cribado de hasta los 100 L/s.

El caudal que ingresa por el sistema de cribado se determinó de acuerdo de a la

normatividad vigente, resolución 0330 de 2017, Articulo 166 tomando como el

caudal de diseño para el pretratamiento de cribado el valor de 74,37 l/s

correspondiente al caudal máximo horario.

Se presentan a continuación los parámetros establecidos por el libro, respecto a

dimensionamientos:

Tabla 12. Características de las rejillas

Fuente: (Romero rojas, 2001)

73


caracteristicas de limpieza

manual

Ancho de las barras 0,5-1,5 cm

Profundidad de las barras 2,5-7,5cm

Abertura o espaciamiento 2,5-5,0 cm

pendiente con la vertical 30°-45°

Velocidad de acercamiento 0,3-0,6 m/s

Perdida de energia permisible 15cm

CARACTERISTICAS DE LAS REJILLAS

74

Teniendo en cuenta el Articulo 186 de la resolución 0330, se toma en cuenta para

el diseño de las rejillas el valor de velocidad de acercamiento entre el rango de 0,3

m/s y 1,2 m/s, escogiendo una velocidad de 0,4 m/s y una longitud de barras de

1,18 m.

Para el diseño de la rejilla se manejaron las siguientes formulas:

Pérdida en rejillas:

Según Kirschmer, la perdida de energía en una rejilla limpia puede calcularse

mediante la ecuación:

(

)

Donde:

H: Perdida de energía.

Β: Factor de forma de las barras.

w: ancho máximo de la sección transversal de las barras, en la dirección del flujo (m)

b: Espaciamiento o separación mínima entre las barras.

hv: Altura o energía de la velocidad del flujo de aproximación.

θ: Ángulo de la rejilla con la horizontal.

Área del canal de diseño (Neta)

Para un ancho de canal de 0,8 m, la altura de la lámina de agua

75

La longitud de la rejilla será:

el número de barras

área real

Con lo anterior se presenta a continuación los cálculos.

Tabla 13. Rejillas

Fuente: Autores.

parametro valor unidad

perdidas (H) 0,0014 m

coeficiente de las barras (ẞ) 1,670

Ancho maximo de la seccion(w) 0,005 m

espaciamiento entre barras (b) 0,025 m

energia de velocidad (hv) 0,008 m

angulo de inclinacion de la rejilla 60 °

perdida adoptada para un

QD=74,37 l/s0.15

m

velocidad de acercamiento 0,4 m

DISEÑO

76

Tabla 14. Diseño de las rejillas

Fuente: Autores.

Al realizar el cálculo de los parámetros, el área calculada arroja un valor de

0,186 la cual es menor que el área real, por lo tanto el direccionamiento cumple

con los criterios del cribado. Ver (ANEXO1).

9.1.2 DESARENADOR

Los desarenadores se utilizan para remover partículas u otros materiales, solidos con peso específico mayor que el de los sólidos orgánicos degradables y con diámetro mayor a 0.2 mm74, que garantizan la protección de los equipos mecánicos, bombas y otras unidades de tratamiento como lo son los filtros percoladores, así como la reducción de taponamiento en tuberías y canales. Aplicando Bernoulli

Se forma sección parabólica:

74


parametro valor unidad

AREA canal 0,186 m²

h lamina de agua ( ancho can

0.8m) 0,232 m²

caudal (Q) 0,074 m³/s

Altura de la lamina de agua(h) 0,15 m

Longitud rejilla 0,303 m

N° rejillas 39,519

espaciamiento 0,025 m

77

Donde: A: Área transversal de desarenador H: Altura en metros del agua en el canal Profundidad en la sección de control:

Donde: Vc: velocidad en sección de control.

√

Hv: Altura de velocidad en la sección Área de la sección de control:

Ancho de la sección:

Para Qmedio = 0,031 :

Ancho de la lámina de agua:

78

Tabla 15. Diseño de desarenador

Fuente: Autores De acuerdo con el decreto 188 de la resolución 0330 de 201775 se observa que el desarenador no necesita una geometría específica y que siempre se debe ubicar luego de rejillas por lo que vemos que cumple. Ver (ANEXO 1,2 Y 4)

10. TRATAMIENTO SECUNDARIO

10.1.1 LAGUNA FACULTATIVA PRIMARIA

Las lagunas facultativas son diseñadas con base a modelos de reactor de mezcla

completa y cinética de remoción de DBO de primer orden, como lo muestra el

modelo de Marais 76 a implementar en este caso, para así determinar Los

75

(Resolucion 0330 , 2017) 76

(Romero Rojas, 1998)

79

parámetros más utilizados para evaluar el comportamiento de las lagunas de

estabilización de aguas residuales y la calidad de sus efluentes son la demanda

bioquímica de oxigeno (DBO) que caracteriza la carga orgánica77.

Como tratamiento secundario el municipio de Gachancipá tiene como primera

unidad en su planta de tratamiento de aguas residuales, una laguna facultativa con

una profundidad de 1,62 m y un área de 15,975 m2 aproximadamente.

Haciendo uso del Modelo de mezcla completa y cinética de primer orden78, se

calcularon parámetro como; concentración de DBO en el afluente, tiempo de

retención, y constante de reacción de primer orden para remoción de DBO, a

continuación las formulas implementadas:

77

(Gachancipa, 2013) 78

(Romero Rojas, 1998)

80

Donde:

Concentración de DBO en el efluente.

Concentración de DBO en el afluente mg/L.

Constante de reacción de primer orden para remoción de DBO ( ).

Tiempo de retención .

Área superficial (ha).

Caudal (m3/d).

Carga orgánica superficial (kg DBO/hab).

Carga orgánica volumétrica (kg DBO/hab).

Temperatura más fría del municipio (15 ° c).

Con el modelo matemático anteriormente mostrado se realizó el cálculo de los

parámetros para el presente año 2018 y para el año de proyección de 2043.

Tomando como caudal de diseño para sistemas lagunares el Caudal medido diario

de aguas residuales, estipulado en la resolución 0330 de 20117, Articulo 166. 79

Tabla 16.Dimensiones y parámetros actuales laguna N°1

Fuente: Autores

79


profunidad (m) 1,62

temperatura 15

DBO afluente (mg/l) 348,87

Q (m3/d) 2018 1494,72

Q (m3/d) 2043 3568,32

PARAMETROS

81

Tabla 17. Calculo laguna facultativa N°1

Fuente: Autores.

Teniendo en cuenta los datos tomados en campo y los adquiridos por medio del

consorcio PTAR Gachancipá el área de la primera laguna está cumpliendo ya que

actualmente se tiene un área de 1,599 Ha y al realizar el cálculo se obtiene un

valor de área de 1,598 Ha con una eficiencia del 80,254%. Ver (ANEXO 1)

Realizando la proyección al año 2043, el diagnostico arroja un valor de área para

dicha laguna de 3,814 Ha, es decir más del doble del área existente, por lo cual al

año de proyección no cumplirá.

10.1.2 ESTACION DE BOMBEO

La siguiente unidad de tratamiento de aguas, son los filtros percoladores, los

cuales tienen una altura de entrada de agua de 6m. Para suministrar el agua a

dichos filtro, se tiene una estación de bombeo de aguas residuales, el cual se

compone de 3 bombas, de las cuales, 2 están en funcionamiento continuo y la

restante se tiene como reserva.

En la visita de campo se tomaron parámetros como la ubicación, los accesorios de

tubería, longitud de tubería recta y los equipos.

La estación de bombeo de aguas residuales consta con una rejilla de cribado para

evitar daños a los aparatos de bombeo, además un de pozo tipo pozo húmedo; en

el cual se encuentran instaladas las bombas (sumergibles) en donde su capacidad

está directamente relacionada con los caudales y tiempo de retención de la unidad

anterior, a continuación, se reportan los datos para el cálculo de la potencia de las

bombas.

Concentracion DBO Cte remocion DBO T retencion A superficial COS COV EFICIENCIA

C (mg/l) KT Ѳ (d) A (ha)

COS (kg

DBO/ha.d)

COV(kg

DBO/m^3d) E %

2018 68,886 0,235 17,315 1,598 326,412 20,149 80,254

2043 68,886 0,235 17,315 3,814 326,412 20,149 80,254

LAGUNA FALCULTATIVA PRIMARIA

AÑO

82

De acuerdo con la resolución 0330 de 20117, Articulo 166 el caudal de diseño

para sistemas de bombero es el Caudal máximo horario de aguas residuales, el

cual corresponde al valor de 74,17 l/s.

Tabla 18.Parametros para bombas

Fuente: autores

Para el sistema de bombeo se calculó las pérdidas en las tuberías haciendo uso

de la ecuación de Hazen Williams (J), a continuación, las formulas implantadas:

(

)

m

4,88

2,3

12,5

3,1

1

0,5

1,1

3,36

28,74

12

40,74

9,54Δh

longitud tuberia recta

longitud total

longitud equivalente

niple de brida en pvc ø 6"


Parametros

codo 45° 6"

valvula de mariposa ø 6" brida"

reduccion 8x6" brida pvc

accesorios

codo 90° de brida en pvc ø 6"

cheque ø 6" brida


83

Se obtuvo:

Tabla 19. Potencia de las bombas

bomba Q (L/s) c c" J en (m) JT (m)

potencia Hp

1 37,19 46,482 23,241 0,420 10,334 7,0111856

2 37,19 46,482 46,482 0,374

Fuente: autores.

Para el transporte del agua de la laguna facultativa primaria al filtro percolador se

necesita una bomba con una potencia de 7,01 hp. Para la elección del equipo o

tipo de bomba se acude a una curva Hb =10.34m Vs Q=133,89m3/h.

Se determina el equipo de bombeo sumergible 3 bombas de la empresa (IHM), de

a líneas “MS22”, referido en (ANEXO 6).

Continuando con el tratamiento secundario el agua se trasporta a la siguiente

unidad de tratamiento.

10.1.3 FILTROS PERCOLADORES

El tratamiento secundario realizado por la planta de tratamiento es en base a filtros

percoladores los cuales son un sistema de lechos filtrantes compuesto de

materiales sintéticos, sobre los que se vierten aguas residuales de forma continua

mediante brazos de distribución en el caso de nuestra plata móviles (hay filtros de

brazos fijos).

Tomando como ejemplo el libro de tratamiento de aguas residuales del ingeniero

Jairo Alberto Romero Rojas se realizó un diseño de filtros percoladores para

verificar si cumplen con la descarga de DBO580.

Para filtros percoladores con relleno en material plástico:

[

]

Donde:

80


84

Se= DBO5 efluente del filtro

Si= Influente al filtro

K20 = constante de tratabilidad dependiendo de la profundidad del filtro del medio

filtrante a 20ºC.

D= profundidad del filtro

Qv= caudal volumétrico m3/h/m2

m = constante experimental para medios plásticos empírica (0,5)

(

)

Luego hallamos Kt (constante de tratabilidad a la temperatura)

Para carga hidráulica usamos:

{

[

]}

Área superficial:

Para 2 torres circulares:

Para caudal de dosificación:

85

Temperatura del aire:

[

]

Tabla 20. Diseño filtro percolador

Fuente: Autores

Luego de realizado el diseño se observa que cumple a cabalidad puesto que fue

diseñado para un mejor desempeño que el requerido. Ver (ANEXO 1,2 Y 4)

Q 1494,720 m³/d

Profundidad (D) 6,000 m

Brazos 4,000

Diametro 5,608 m

temperatura agua residual 18,500 C°

Volumen 500,000 m³

Falso fondo 5,000 m

se efluente 37,350 mg/l

so afluente 68,880 mg/l

k (15°) 1,870

q 115,219 m/d

t 15° m

sa 106,230 mg/l

Volumen del filtro 0,000 m³

A 24,699 m²

Diametro diseño 3,965 m

Eficiencia requerida 0,458 %

carga organica afluente 0,006 kg/dia

F1 2,083

CH 0,252 m³/m²*d

CO 2,034 g DBO/ m2*d

Cudal de dosificacion 0,028 r.p.m

Temperatura del aire 16,689 C°

tiro de aire 0,182 mm

Filtro Percolador Metodo de Germain

86

Teniendo en cuenta el artículo 194 de la resolución 0330 de 201781 se observa

que las dimensiones del filtro cumplen a cabalidad con las establecidas por dicha

resolución lo cual indica que el filtro esta en óptimas condiciones luego de su

construcción en el 2015.

Con los resultados obtenidos se evidencia que siguiendo los parámetros del

RAS2000 con sus respectivas actualizaciones los filtros cumplen con lo requerido.

10.1.4 LAGUNA FACULTATIVA SECUNDARIA

Para mejorar la calidad del agua del municipio se toma el dato de DBO del filtro

percolador para así realizar el cálculo de la laguna N°2, para el presente año y el

año de proyección.

Tabla 21. Dimensiones y parámetros actuales laguna N°2

Fuente: Autores

Tabla 22. Calculo laguna facultativa N°2

Fuente: Autores

81


Concentracion DBO Cte remocion DBO T retencion A superficial COS COV EFICIENCIA

C (mg/l) KT Ѳ (d) A (ha)

COS (kg

DBO/ha.d)

COV(kg

DBO/m^3d) E %

2018 7,100 0,235 18,15 1,644 33,952 2,058 80,992

2043 7,100 0,235 18,15 3,925 33,952 2,058 80,992

LAGUNA FALCULTATIVA SECUNDARIA

AÑO

profunidad (m) 1,65

temperatura c° 15

DBO afluente (mg/l) 37,35

Q (m3/d) 2018 1494,72

Q (m3/d) 2043 3568,32

PARAMETROS

87

Teniendo un área superficial existente de 1.65 Ha, se puede ver que el área

necesaria para el presente año nos arroja un valor de 1,644 Ha, lo que lleva a que

la capacidad si cumple. Después del tratamiento por los filtros percoladores y la

laguna secundaria, se puede observar que la carga orgánica superficial cumple

con los rangos de una laguna facultativa, además de tiempos de retención y

dimecionamientos.

La laguna facultativa secundaria es la última unidad de tratamiento de las aguas

residuales del municipio de Gachancipá, de la cual se extrae el valor de DQO a

ser vertido al Rio Bogotá, la evaluación arroja un valor de 7,1 mg/l.

Evaluando según la normatividad vigente de vertimientos a cuerpos de aguas

superficiales, Resolución 631 del 2015 82 capítulo V de los parámetros

fisicoquímicos y sus valores límites máximos permisibles en los vertimientos

puntuales de aguas residuales.

Las aguas residuales a cuerpos de aguas superficiales, con una carga menor o

igual a 625,00 kg/día dbo5 deben ser máximo de 90kg/día DBO5, el cual cumple

con el valor de 7,1 mg/l

Teniendo en cuenta que la laguna facultativa secundaria es la última unidad de la

PTAR en ella se calcula, la eficiencia según la siguiente ecuación.

Lo cual arroja un valor de eficiencia de la planta de tiramiento del 81%. Ver

(ANEXO1)

10.1.5 TANQUE DE CONTACTO

Las aguas de la segunda laguna facultativa son llevadas al presente

sistema de desinfección, el cual se usa como conducto para su

vertimiento. No se usa el vertimiento de cloro, tratando de proteger la

vegetación y factores biológicos del rio Bogotá, que con el cloro se verían

82

(resolucion 631 de 2015)

88

afectados.

Tabla 23. Parámetros de desinfección por cloración

Fuente: resolución 0330 de 2017. Artículo 121 – desinfección.

Haciendo uso de la tabla anterior, la dosis de cloro aplicada en el tanque de

contacto, en la PTAR del Municipio de Gachancipá es de 2mg/l, la temperatura es

de 15°c ,y un pH de 7,2 de laboratorio, el valor leído Ct es de 28 , con dicho valor

se da la inactivación de coliformes totales y un THR=0,6 h . Ver (ANEXO 1,3 Y 4)

El tanque de contacto vierte las aguas al rio Bogotá.

89

11. ANALISIS DE RESULTADOS

Tabla 24. Análisis de resultados

Fuete: autores

Con los laboratorios se puede comparar que la planta está cumpliendo con las

normas vigentes en cuanto a vertimientos y tiene una eficiencia de 81,06% lo que

es acorde a las expectativas que se tenían desde la construcción de los nuevos

filtros percoladores.

Ensayo Entrada Salida Resolucion 0631 Unidades

DBO 378 72 90 mg/L O2

DQO 418 185 200 mg/L O2

Fosforo reactivo total 9,01 7,97 mg/L p

Fosforo total 11,07 10,4 mg/L p

Grasas y aceites 129 14 20 mg/L

Hidrocarburos totales ˂10 ˂10 mg/L

Ph 7,04 − 7,541 7,2 − 7,59 6 − 9 Unidades

Solidos sedimentables 1 − 4 ˂1 5 mL/L

Temperatura 18 − 19 18 − 19 °C

Nitratos 0,7 0,3 mg/L N

Nitritos ˂0,007 0,026 mg/L N

Nitrogeno Amoniacal 31,9 37,5 mg/L N

Nitrogeno total 42,1 49 mg/L

Nitrogeno kjeldalh 41,4 48,7 mg/L N

Solis suspendidos totales 135 65 100 mg/L

Tensoactivos anionicos 4,71 0,53 mg/L SAAM

90

12. OPTIMIZACION

Por medio del análisis de resultados, se realizaron propuestas de optimización de

acuerdo a la evaluación y al diagnóstico del presente trabajo de investigación

como lo son:

La planta de tratamiento de aguas residuales del Municipio de Gachancipá,

debe contratar un personal idóneo para la operación de la misma, que este

en la capacidad de manejar un control a cada una de las unidades.

Debe mantenerse en continuo funcionamiento de los dos filtros

percoladores, ya que en algunas ocasiones solo trabaja uno. Es preciso ya

que la eficiencia de los filtros que el diseño se hizo bajo el parámetro de

funcionamiento de ambos filtros.

La falta de trampa de grasas disminuye la eficiencia de los filtros

percoladores, puesto que la gasa cubre de cierta forma el medio filtrante y

se disminuye el crecimiento biológico y así mismo disminuye la eficiencia.

El área de las lagunas para el año 2018, es efectiva, pero para la

proyección al año 2043 no lo es, debido a que la se necesitaría casi el

doble del área existente, por lo cual en unos años debe realizarse una

ampliación de dichas unidades.

91

13. CONCLUSIONES

Se evaluó la información de la PTAR de GACAHANCIPA suministrada por

la corporación autónoma regional CAR, en referencia con los laboratorios

de calidad de agua, presentando una eficiencia en DBO del 81%.

Se realizó diagnostico por análisis técnico de las operaciones unitarias que

se presentan en las diferentes partes de la PTAR de GACHANCIPA, La

cual consta de desarenador, laguna #1, filtros percoladores, laguna 2 y

tanque de contacto, además incluyendo calidad de agua estructuras

hidráulicas, eficiencia, con un Caudal de diseño es 37,75 l/s.

De acuerdo al diagnóstico se evidencio que en la laguna primaria tiene un

área de 1,59 hectáreas y una eficiencia de 80,3%, luego en los filtros

percoladores se determinó el área requerida de 32.188 metros que cumplen

con lo que en realidad está en la planta, posteriormente en la laguna 2

ingreso un DBO de 35,37mg/l y un DBO de salida de 7,1mg/l con eficiencia

de 79,03%

Por medio de los cálculos realizados al comparar con los laboratorios

facilitados por la (CAR), se observa que en el diseño teórico la planta

debería tener una eficiencia muy superior a la que se evidencia en los

documentos, debido que la planta está trabajando muy por debajo de lo

esperado ya que el personal de operación de la planta no es el adecuado

ya que no se encuentra capacitado para ello, omitiendo labores de control y

mantenimiento de la PTAR.

Se analiza durante la visita técnica que la eficiencia no es la debida, ya que

se presenta una acumulación de lodos y partículas en las lagunas, creando

un espesor, el cual disminuye la energía y por lo tanto no trabaja con la

eficiencia requerida, ya que el área de las lagunas no es utilizada para el

tratamiento en su totalidad . Teniendo en cuenta que la carga orgánica

superficial tiene una relación inversamente proporcional al área, la capa de

lodos en la profundidad de la laguna está restando eficiencia a la misma

De los métodos propuestos para el cálculo de la estimación de la población,

se descarta el método WAPPUS, debido a que presenta un decrecimiento

poblacional. Y de acuerdo con los otros métodos la población futura es

31.980 habitantes.

92

La inversión de los filtros era muy necesaria ya que antes no cumplía con

los estándares de vertimiento de aguas residuales en el diseño anterior,

aun asi, los medios filtrantes plásticos se ven bastante deteriorados al

parecer no reciben un buen mantenimiento y pueden también ser causantes

de su baja eficiencia.

Las aguas residuales del municipio de GACHANCIPA son vertidas en la

quebrada El triunfo, afluente del rio Bogotá en el tramo número 3, las cuales

se deben regir, bajo los estándares de calidad del PSMV del municipio, sin

embargo, al no tener dicho permiso, se están rigiendo de la resolución 0631

de 2015. Según la CAR. Se evidencia durante la visita que se encuentran

casas a menos de 80 metros de la entrada a la PTAR y en la resolución

0330 Articulo 183 tabla 28 informa que no se permiten viviendas familiares

a menos de 200 metros de la PTAR.

La descontaminación en el rio Bogotá es de suma importancia puesto que

el impacto ambiental que sufre desde la cuenca alta es altísimo y para

cultivos y riegos esta agua no es apta. Por lo que seguir en este proceso

mejorando las plantas tanto en la cuenca alta, media y baja es muy

importante para el país en general.

El tanque de contacto es utilizado únicamente, Como canal para llevar las

aguas tratadas al Rio Bogotá, esto se debe a que la desinfección por

clorado, puede generar o desencadenar una serie de reacciones químicas,

extinguiendo de alguna forma los microorganismos presentes en el agua,

los cuales son necesarios.

.

93

14. RECOMENDACIONES

Es muy importante la limpieza de las rejillas retenedoras de basuras debe

hacerse en periodos iguales o inferiores a una semana puesto que la

acumulación de basuras puede ocasionar rebosamientos.

Es fundamental realizar la remoción de lodos tanto en laguna #1 como en

laguna#2 puesto que la eficiencia de la planta depende del correcto

funcionamiento de cada unidad.

Se debe realizar un mayor mantenimiento en cuarto de bombas para que su

eficiencia sea acorde a lo teóricamente esperado.

Es indispensable cambiar cada 2 años el medio filtrante para que el

funcionamiento del filtro percolador sea optimo, ya que el desgaste del medio

filtrante es bastante y resta eficiencia.

Pese a que la planta cumple con las normas de vertimientos se recomienda

que los lechos de secado vuelvan a su correcto funcionamiento para mejorar el

impacto ambiental.

El mantenimiento de cada unidad es fundamental para que todo esté en

óptimas condiciones.

Se recomienda que el municipio de GACHANCIPA se ponga en contacto con la

CAR para gestionar el permiso de vertimiento PSMV ya que en este momento

solo se rigen por la resolución 0631 de 2015.

Generar un mayor análisis en el efluente para verificar que esté cumpliendo.

Periódicamente observar cambios en la salida de cada unidad para poder tener

un seguimiento adecuado y evitar daños.

94

ANEXO 1 (PLANTA GENERAL PTAR GACHANCIPÁ)

95

ANEXO 2 (DETALLE FILTRO PERCOLADOR Y DESARENADOR)

96

ANEXO 3 (DETALLE BOMBAS Y TANQUE DE CONTACTO)

97

ANEXO 4 (PERFILES PTAR GACHANCIPÁ)

98

ANEXO 5 (CALCULO DE POBLACION METODO WAPPUS)

Tabla 25. Método Wappus

Fuente: autores.

2023 2028 2033 2038 2043

i Pf Pf Pf Pf Pf Pf

2,08 21236 31665 59151 333484 -98044 -43973

2,54 25117 45078 175863 -102194 -41112 -26308

3,04 25691 46511 184523 -105615 -42935 -27656

3,82 34827 114972 -105786 -38479 -24323 -84389

4,81 33157 84779 -227414 -53242 -31599 60722

5,47 29317 55850 252241 -122618 -53222 40406

3,63 28224 63142 25891 56430 -48539 -13533

2018

MÉTODO DE WAPPUS

99

ANEXO 6 (CURVA DE LA BOMBA PTAR GACHANCIPÁ)

Fuente: productos HIM

100

ANEXO 7 (LABORATORIOS POR LA C.A.R. PTAR GACHANCIPÁ)

101

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